Главная страница > Новости > ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 06.07.2020-12.07.2020

ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 06.07.2020-12.07.2020

10 июля 2020

Признаки COVID-19 нашли в речи

В исследовании, опубликованном в IEEE — открытом журнале по инженерным технологиям в области медицины и биологии, группа ученых из лаборатории Линкольна в Массачусетском технологическом институте объяснила, как именно меняется речь больных новой коронавирусной инфекцией. Когда есть воспаление в дыхательной системе, влияющие на выдыхание воздуха, человек разговаривает по‑другому. Взаимодействие с органами речевого аппарата влияет на характеристики звука: громкость, высоту, постоянство и резонанс.

Речевые подсистемы и их координация предположительно будут затронуты COVID-19

Если есть воспаление, движение мышц замедляется, как у рук на морозе, и взаимодействие с ними воздуха меняется, что сказывается на качестве речи. Группа ученого проанализировала аудиозаписи речи больных COVID-19, не обнаруживших симптомы инфекции. Каждой характеристике звука исследователи сопоставили подвижность отвечающего за нее органа: гортани, языка, губ, челюсти и т. д. и, преобразовав данные, вывели их на диаграмму. У здорового человека на подобной диаграмме должна получиться сфера. Исследователи увидели сплюснутый эллипсоид.

Авторы работы не спешат с выводами и готовятся к новым исследованиям, в которых проанализируют больше записей речи больных COVID-19. Если первоначальный результат подтвердится, диагностика коронавирусной инфекции может стать проще. Ученые надеются на создание мобильных приложений для заблаговременного подтверждения заболевания, даже при отсутствии других симптомов, по образцу голоса.

Мозг отфильтровывает речь во время быстрого сна

На вопрос, способны ли мы во время быстрой фазы сна воспринимать речь, попытались ответить французские исследователи из Национального центра научных исследований и рассказали о результатах в журнале Current Biology. Они выяснили, что мозг в фазе сна с быстрым движением глаз действительно реагирует как на осмысленные, так и на бессмысленные языковые конструкции, но не пытается расшифровывать их, а фильтрует, как любой другой неречевой звуковой стимул.

Участникам предлагалось прослушать две языковые конструкции, одну из осмысленных фактов, а затем полную бессмыслицу, но семантически схожую с реальным языком. Во время эксперимента активность их мозга регистрировалась с помощью ЭЭГ, и на основании полученных паттернов ученые пытались выделить и восстановить услышанное. При бодрствовании исследователи имитировали у испытуемых «эффект коктейльной вечеринки»: к одному уху прикладывали динамик, в котором произносилась осмысленная речь, к другому – динамик с бессмыслицей, и просили сконцентрироваться на первой звуковой дорожке.

Схема эксперимента: тренировочный тест, прослушивание в бодрствовании и во время сна

Далее опыт повторялся во время сна участников. Оказалось, что как речь, так и бессмыслицу удается реконструировать и при бодрствовании, и во время сна. Однако, во сне осмысленная речь восстанавливалась гораздо хуже по сравнению с периодом бодрствования и лишь немногим лучше, чем бессмыслица. Это может говорить о том, что мозг фильтрует ее и снижает восприятие, поскольку в противном случае человек может проснуться. Причем, в периоды, когда глаза двигаются под закрытыми веками, мозг максимально «отрешен» от реальности, и как раз в эти периоды возникают сновидения. 

Новый чип быстро передает данные с помощью света

Исследователи из Высшей технической школы Цюриха (Швейцария) представили чип, в котором электронные сигналы преобразовываются в сверхскоростные световые без потери качества. Это открытие может стать большим прорывом, которое увеличит эффективность оптических коммуникационных инфраструктур, использующих свет для передачи данных — например, волоконно-оптических сетей. Новый чип может улучшить передачу данных через интернет.

Ученые начали с разработки модулятора — компонента на чипе, который генерирует свет заданной интенсивности, преобразуя электрические сигналы в световые волны. Размер модулятора очень маленький, чтобы избежать потери качества и интенсивности в процессе преобразования. Из-за того, что эти чипы очень компактные, исследователи могут изготовить маленькие монолитные схемы, которые включают в себя и фотонный, и электронный слой. 

Благодаря сочетанию электроники и плазмоники на одном кристалле световые сигналы могут усиливаться и данные могут передаваться быстрее

Чтобы преобразовывать электрические сигналы в еще более быстрые оптические, фотонный слой содержит модулятор интенсивности плазмы. Он основан на металлических конструкциях, которые направляют свет для достижения высоких скоростей передачи данных. В чипе четыре входных сигнала с более низкими скоростями объединяются и усиливаются, образуя высокоскоростной электрический сигнал. На предварительных тестах ученые смогли впервые передавать данные со скоростью 100 гигабит в секунду с помощью монолитного чипа.

Робота научили проводить химические эксперименты в человеческой лаборатории

Ученые из Ливерпульского университета под руководством Эндрю Купера (Andrew Cooper) научили робота почти полностью автономно выполнять многие эксперименты в химических лабораториях, во время которых необходимо десятки и сотни раз создавать смеси или растворы заданного состава, а затем перемещать ампулы с ними между аппаратами. Робот передвигается по лаборатории на колесной платформе с лидарами и работает с инструментами вслепую, понимая их положение с помощью высокоточного отслеживания положения манипулятора и калибровки возле каждого инструмента.

Ученые установили рядом с каждым аппаратом небольшой жесткий блок. После того, как мобильная платформа подъехала к столу с нужным в текущий момент инструментом, роборука проводит короткую калибровку, прикасаясь к блоку с разных сторон несколько раз. Это позволяет повысить точность позиционирования руки с примерно сантиметра и 2,5 градуса до 120 микрометров и 0,005 градуса. При этом калибровка происходит за несколько десятков секунд, поэтому это не сильно влияет на общую скорость работы.

Разработчики продемонстрировали возможности робота на практике, поручив ему подбор оптимального вспомогательного вещества для фотокаталитического расщепления воды. Робот смог выполнить эту задачу, работая на протяжении восьми дней более 21 часа в сутки. За это время он провел эксперименты с 688 разными смесями. В результате ему удалось подобрать смесь, у которой выход водорода был в шесть раз выше, чем у изначальной смеси, подобранной случайным образом.

В России разработан биоморфный нейропроцессор

Ученые Тюменского государственного университета представили мировому научному сообществу разработку не имеющего аналогов биоморфного нейропроцессора на основе нового компонента наноэлектроники — комбинированного мемристорно-диодного кроссбара. Нейропроцессор, по утверждению его создателей, способен генерировать новые ассоциации (новое знание) по биологически подобному механизму, что позволяет говорить о возможном переходе от слабого к сильному искусственному интеллекту.

По сообщению ТюмГУ, биоморфный нейропроцессор реализует импульсную аппаратную нейросеть на основе развитой электрической и оригинальной программной (Neural Computing and Applications) биоморфных моделей нейрона. Авторы заявляют, что их процессор способен, кроме решения традиционных задач обработки информации, воспроизводить работу кортикальной колонки мозга.

Эффект достигается за счет применения смешанных аналогово-цифровых вычислений, в том числе с помощью биполярных мемристоров, интегрированных в комбинированные мемристорно-диодные кроссбары. Ученые ТюмГУ успешно продемонстрировали обработку информации в изготовленных мемристорно-диодных кроссбарах — взвешивание, сложение и маршрутизацию импульсов, а также ассоциативное самообучение и генерацию новых ассоциаций. До сих пор ассоциативное самообучение демонстрировалось только в аппаратных нейросетях, построенных на дискретных мемристорах.