Обзор новостей нейротехнологий 03.11.18 - 09.11.18
Хищные растения помогли нанороботам двигаться внутри глаза
Врачи-офтальмологи часто сталкиваются с необходимостью вводить лекарства в стекловидное тело — прозрачную белковую субстанцию, которая заполняет глаз. Но вещество там слишком плотное, и рассчитывать на пассивное «просачивание» молекул в заднюю часть глаза не приходится. Исследователи из Германии, Дании и Китая попытались решить эту проблему с помощью магнитных нароботов — наночастиц, чьим движением можно управлять с помощью внешнего магнитного поля.
Схема эксперимента с нанороботами
Они создали спиралевидные структуры из диоксида кремния и никеля c «головой» диаметром 500 нанометров и длиной 2 микрона — это примерно соответствует размеру ячеек сетки гиалуроновых макромолекул (500 нанометров), из которых и состоит стекловидное тело. Но главным секретом нанороботов стало специальное скользящее покрытие на основе перфторуглеродов, которое ученые «подсмотрели» у плотоядных растений рода Nepenthes.
9.11.2018
ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 03.11.18 - 09.11.18
Хищные растения помогли нанороботам двигаться внутри глаза
Врачи-офтальмологи часто сталкиваются с необходимостью вводить лекарства в стекловидное тело — прозрачную белковую субстанцию, которая заполняет глаз. Но вещество там слишком плотное, и рассчитывать на пассивное «просачивание» молекул в заднюю часть глаза не приходится. Исследователи из Германии, Дании и Китая попытались решить эту проблему с помощью магнитных нароботов — наночастиц, чьим движением можно управлять с помощью внешнего магнитного поля.
Схема эксперимента с нанороботами
Они создали спиралевидные структуры из диоксида кремния и никеля c «головой» диаметром 500 нанометров и длиной 2 микрона — это примерно соответствует размеру ячеек сетки гиалуроновых макромолекул (500 нанометров), из которых и состоит стекловидное тело. Но главным секретом нанороботов стало специальное скользящее покрытие на основе перфторуглеродов, которое ученые «подсмотрели» у плотоядных растений рода Nepenthes.
В ходе эксперимента ученые набирали в шприц воду, содержащую нанороботов, а затем вводили ее в свиной глаз. Затем, под действием магнитного поля индукцией примерно 8 миллитесла, нанороботы начинали двигаться в стекловидном теле со скоростью примерно 10 микрон в секунду. В результате нанороботы смогли успешно преодолеть расстояние около 1 сантиметра и добраться до сетчатки глаза, причем их движением можно было достаточно легко управлять.
Подробнее: https://nplus1.ru/news/2018/11/03/vitreous
Стимуляция спинного мозга побеждает паралич
Ученые подтвердили, что стимуляция спинного мозга может восстановить осознанное движение у парализованных пациентов, которым не помогали другие методы лечения. В течение пяти месяцев тренировок и целенаправленной стимуляции нервных клеток в спинном мозге три человека с тяжелой травмой спинного мозга смогли передвигаться с различной степенью поддержки.
Один из пациентов, Дэвин Мзи, встает и идет с поддержкой
Пациентам имплантировали генерирующий импульсы прибор размером со спичечный коробок, разработанный первоначально для облегчения боли. В отличие от предыдущих случаев, когда стимуляция происходила постоянно, в этот раз команда разработала беспроводную систему для управления стимулятором, чтобы обеспечить точное выделение импульсов электричества конкретным нейронам в определенные моменты времени, согласованные с желаемыми движениями мышц.
Пациенты, получавшие импульсы, должны были научиться координировать свои движения со стимуляцией. Сначала люди получали помощь от приспособления, которое поддерживало их корпус и помогало оставаться в вертикальном положении. В течение недели после начала лечения все три пациента могли ходить, получая стимуляцию спинного мозга. Через пять месяцев два пациента прогрессировали до ходьбы, при которой в поддержке нуждались только 35 процентов их веса тела. Третий пациент, имевший более серьезные травмы, нуждался в дополнительной помощи.
Подробнее: https://scientificrussia.ru/news/stimulyatsiya-spinnogo-mozga-pobezhdaet-paralich
Новая антенна позволит разработать сверхчувствительные датчики магнитного поля
Физики предложили новую микроволновую антенну, которая создает однородное магнитное поле в большом объеме и позволяет синхронизировать электронные спины группы дефектов в структуре наноалмаза. Это можно использовать при создании сверхчувствительных магнитных сенсоров нового поколения для применения в магнитоэнцефалографии при изучении и диагностики эпилепсии и других заболеваний.
Ученые постоянно ищут новые способы создания сверхчувствительных магнитометров нового поколения. Такие устройства должны работать при комнатной температуре, малых входных мощностях, быть компактными и недорогими. Для этого ученые предлагают, например, использовать в них наноалмазы — углеродные наноструктуры с высоким показателем преломления и высокой теплопроводностью, которые почти не взаимодействуют с другими веществами и могут содержать сложные дефекты внутренней структуры, например, NV-центры.
Схема микроволновой антенны, предназначенной для синхронизации электронных спинов группы дефектов в структуре наноалмаза
Российские ученые предложили использовать диэлектрическую микроволновую антенну для того, чтобы одновременно управлять электронными спинами NV-центров в большом объеме наноалмаза. Антенна представляет собой диэлектрический цилиндр с внутренним отверстием, возбуждаемый электрическим током. В центр отверстия помещают наноалмаз со множеством NV-центров. При подаче входной мощности порядка 5 Вт диэлектрический цилиндр создает сильное однородное магнитное поле вокруг наноалмаза. За счет этого электронные спины всех NV-центров синхронизируются одинаково и тем самым обеспечивают высокую чувствительность магнитометров.
Подробнее: https://indicator.ru/news/2018/11/02/antenna-dlya-datchikov-magnitnogo-polya/
Ученые заглянули внутрь «черного ящика» нейросети
Специалисты IBM и Гарвардского университета разработали инструмент для визуализации процесса принятия решений нейронной сети при переводе с одного языка на другой. Разработчики представили Seq2Seq-Vis на конференции по визуальной аналитике и технологии в Берлине, этот инструмент призван решить «проблему черного ящика», или прозрачности нейросети, когда нет четкого понимания того, что происходит внутри нейросети и как исправить возникшие ошибки.
Seq2Seq-Vis основан на модели «sequence-to-sequence», архитектуре искусственного интеллекта, которую используют в большинстве современных систем машинного перевода. Модели sequence-to-sequence могут обучаться превращать входящее предложение произвольной длины в исходящее предложение произвольной длины. Seq2Seq-Vis создает визуальное представление различных этапов процесса перевода.
Seq2Seq-Vis наглядно показывает, как нейросеть пытается переводить
Так наблюдатель сможет проверить каждое решение и найти причину ошибки. Также модель показывает, как каждое слово в исходном и конечном тексте связано с примерами, на которых обучалась нейросеть. Таким образом, с помощью этого визуального инструмента пользователь может определить, произошла ли ошибка из-за неправильного примера, неверной конфигурации «модели внимания» или алгоритма поиска.
Подробнее: https://hightech.plus/2018/11/02/uchenie-zaglyanuli-vnutr-chernogo-yashika-neiroseti
Начал работу крупнейший в мире суперкомпьютер, имитирующий устройство мозга
Учёные запустили нейроморфный суперкомпьютер с миллионом процессорных ядер -- Spiking Neural Network Architecture (SpiNNaker), что можно перевести как "Аппаратная платформа, имитирующая импульсы в нервной сети". Устройство состоит из миллиона отдельных ядер, каждое из которых содержит сто миллионов транзисторов. Эти чипы соединены в структуру, напоминающую сети нейронов головного мозга.
SpiNNaker, нейроморфный компьютер с миллионом ядер
Система способна выполнять более 200 миллионов операций в секунду и моделировать в реальном времени больше нейронов, чем любой другой компьютер на планете. Ожидается, что уникальная машина, запущенная 2 ноября 2018 года, поможет лучше понять процессы в нервной системе человека. Ранее этот компьютер испытывался в неполном варианте. И вот теперь инженеры добавили долгожданное миллионное ядро.
В своей предыдущей неполной комплектации SpiNNaker уже использовался для моделирования базальных ганглий, с поражением которых связано развитие болезни Паркинсона. Применялся он и для имитации работы отдельных нейронных сетей в коре головного мозга, включающих до 80 тысяч нервных клеток. Также использовался и как система искусственного интеллекта, обеспечивая компьютерным зрением робота SpOmnibot.
Подробнее: https://www.vesti.ru/doc.html?id=3080770
