Нейроинтерфейс — устройство, распознающее электрические сигналы мозга и передающее их специализированным компьютерным программам. Развитие этой технологии открывает перед человечеством невероятные возможности: от управления человекоподобными роботами до общения с помощью силы мысли (проект Silent talk оборонного агентства DARPA). Профессия подходит тем, кого интересует биология и информатика (см. выбор профессии по интересу к школьным предметам).
Быть может, уже не за горами те времена, когда информация будет поступать напрямую в наш мозг, минуя посредников в виде языка или графических образов.
В этой статье мы расскажем вам о человеке, профессия которого — воплощать эти идеи в реальность, — разработчике нейроинтерфейсов.
Что такое нейроинтерфейс?
В широком смысле это система связи, предназначенная для обмена информацией между мозгом и внешними устройствами (компьютеры, нейропротезы, бытовые устройства и техника и др.).
В настоящее время применяются однонаправленные интерфейсы: они способы либо считывать бионейросигналы, поступающие от мозга, либо, наоборот транслировать их (используется в основном в нейропротезировании).
Следующий этап — это создание двунаправленных нейроинтерфейсов, которые позволят взаимодействовать с мозгом в обоих направлениях.
Разработка этих устройств производится на стыке многих научных сфер: биомедицинской инженерии, нейрохирургии, биологии, электротехники и информатики.
Выделяют несколько типов нейроинтерфейсов:
- инвазивные (предполагают имплантирование электродов непосредственно в мозг);
- частично инвазивные (электроды размещаются на поверхности мозга);
- неинвазивные (электрические сигналы регистрируются с помощью специальной аппаратуры, расположенной вовне).
Другая задача, которую еще предстоит решить проектировщикам, — разработка недорогих нейроинтерфейсов, доступных для широкого круга пользователей.
Сферы использования
Уже сейчас технология непосредственного обмена информацией с мозгом используется в различных областях.
Наиболее востребованная из них — это медицина. Нейрокомпьютерные интерфейсы активно применяются в неврологической диагностике. Кроме того, созданы устройства, основанные на принципе биологической обратной связи, способствующие восстановлению ряда мозговых функций.
Также существует ряд исследований, сосредоточенных на считывании сигналов зрительной коры больших полушарий и воспроизведении того, что видит человек. Так, ученым уже удалось зафиксировать образы из снов, однако эти изображения пока очень примитивны. Интерфейсы «мозг — компьютер» также очень востребованы в нейропротезировании. В ситуации, когда поврежденные нервы не подлежат восстановлению (как в случае паралича), они могут быть заменены электродами, которые возьмут на себя их функцию (проведение электрических импульсов). Нейропротезы также применяются при потере слуха и зрения и для лечения ряда других заболеваний. Ведутся разработки в области управления экзоскелетами и роботизированными протезами конечностей.
Вторая область применения нейроинтерфейсов, стремительно набирающая популярность, — это видеоигры и виртуальная реальность.
Активно ведется разработка нейрошлемов, которые позволят напрямую управлять персонажами в онлайн-играх. Передовые модели позволяют отдавать своему герою ряд несложных команд, таких как перемещение в пространстве, прыжки, простые атаки и др.
Предполагается, что эти устройства также будут реагировать на эмоции игрока, транслируя его аватару соответствующее выражение лица.
Известен также ряд простых игр, разработанных специально для нейроинтерфейсов: Mindflex, MindtyAnt, Throw Trucks With Your Mind, Sport Archery Light и др., управление в которых осуществляется с помощью способностей игрока к произвольной концентрации и сосредоточению, или, напротив, релаксации, что вызывает изменения уровня электрической активности мозга.
Кто такой разработчик нейроинтерфейсов?
Разработка нейроинтерфейсов — это междисциплинарная область, которая объединяет профессионалов в сфере IT, нейронной электроники, искусственного интеллекта, нейрофизиологии и нейропсихологии, биоинженерии. Все они могут являться специалистами в области проектирования нейроинтерфейсов.
Помимо создания аппаратной части устройства, можно также специализироваться на разработке специализированного программного обеспечения или мобильных приложений.
Обучение на Разработчика нейроинтерфейсов
В настоящий момент в нашей стране нет возможности получить образование по специальности «разработчик нейроинтерфейсов». Кроме того, выбор программы обучения во многом зависит от специализации. Один из наиболее логичных путей — это получение биоинженерного образования. Альтернативные варианты — электротехническое образование с дополнительными знаниями в области биологии и нейрофизиологии или высшее нейробиологическое образование в сочетании со знаниями и навыками в области программирования.
Курсы
Вот некоторые возможные варианты:
- Биотехнические и медицинские аппараты и системы (МЭИ, МАИ);
- Биомедицинская инженерия (МИЭТ);
- Нейротехнологии и программирование (ИТМО);
- Эргономический анализ интерфейсов и перспективных технических систем (Московский политех);
- магистерская программа «Когнитивные науки: от нейрона к познанию» (ВШЭ).
Профильные дисциплины:
- программирование;
- управление сложными автоматизированными системами;
- нейробиология и нейрофизиология;
- разработка искусственного интеллекта;
- физика;
- математика;
- механика.
Профессионально важные качества:
- умение работать в команде;
- научно-исследовательский интерес;
- системное мышление;
- готовность к работе в междисциплинарной области.
Возможные места работы:
- биотехнологические компании;
- ИТ-компании;
- компании, специализирующиеся на робототехнике;
- компании, разрабатывающие нейроинтерфейсы;
- разработчики в сфере индустрии развлечений;
- протезно-ортопедические компании;
- научно-исследовательские лаборатории.