ОбЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 14.09.2020-20.09.2020

Новые имплантаты позволят слепым видеть

Исследователи из Университета Монаша в Австралии разработали устройство, которое может помочь слепым и слабовидящим людям. Ученые разработали рамку, в которую встроили бионическую систему зрения Gennaris, а также устройство, которое может заменить им глаза. Набор чипов размером 9×9 мм имплантируется в мозг.

Система Gennaris Bionic Eye

Изготовленный на заказ головной убор включает в себя камеру с беспроводным передатчиком и программное обеспечение для обработки зрения. Подключенная к устройству камера будет фиксировать все, что происходит вокруг. После этого камера отправляет изображение в зрительный процессор, где другие части технологии извлекают из нее данные, которые можно транслировать в чипы.

Затем данные поступают в сложную схему в каждом из имплантов, которые поместят в мозг человека, и преобразуется в схему электрических импульсов, которая стимулирует мозг с помощью микроэлектродов. У многих клинически слепых людей повреждены зрительные нервы. Таким образом человек возвращает себе способность видеть.

Новые биосенсоры и имплантаты будут работать от энергии человека

Международная группа ученых предполагает, что достижения в области материалов и электронного дизайна могут быть способны преобразовывать биомеханическую энергию в электрическую, открывая путь для устройств, которые можно носить и имплантировать, но которым не нужна подзарядка. Инженеры Пенсильванского университета создают устройства, которые могут собирать энергию, и датчики, которые могут работать автономно.

Своеобразный комбайн для сбора энергии может подавать энергию для питания других устройств, в то время как датчики с автономным питанием могут обеспечивать себе энергию для работы. Растяжимые пьезоэлектрические материалы — твердые вещества, способные накапливать электрические заряды — имеют решающее значение для развития таких приборов. 

Примеры и структура растяжимых пьезоэлектриков

Поскольку человеческие ткани мягкие и постоянно меняют форму, материалы должны иметь возможность изгибаться и растягиваться. Исследователи разработали пьезоэлектрические материалы, достаточно гибкие и прочные, чтобы выдерживать воздействие окружающей среды внутри тела, но при этом настолько чувствительны и эффективны, что могут захватывать и преобразовывать такие быстрые движения, такие как сердцебиение и дыхание.

Кремниевый чип заставили испускать фотоны

Ученые из Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф и Дрезденского технического университета разработали систему генерации одиночных фотонов на основе кремниевых чипов, на которых строится современная электроника. Источник инфракрасных одиночных фотонов может генерировать до ста тысяч фотонов в секунду. Такой подход позволяет объединить квантовую криптографию с современными кремниевыми технологиями.

Большинство протоколов квантовой криптографии основаны на передаче одиночных фотонов. Однако на сегодняшний день источники одиночных фотонов — это очень сложные физические системы, которые не всегда хорошо сочетаются с современной электроникой, а генерируемые фотоны плохо распространяются по оптоволокну. Полученные авторами фотоны отлично распространяются по стекловолокну — это перспективное решение и для реализации протоколов квантовой криптографии.

Схема создания полномасштабного генератора и детектора одиночных фотонов на основе разработанной технологии G-центров.

Чтобы заставить кремний генерировать фотоны в инфракрасном диапазоне для волоконно-оптической связи, ученые поместили атомы углеродом в кремний с помощью ускорителя. В результате, два соседних атома углерода вместе с атомом кремния образовали искусственный атом, который может излучать фотоны. При облучении лазером искусственный атом испускает инфракрасные фотоны с длиной волны 1,3 микрона. 

«Кислотные» стикеры сделали самолеты невидимыми для нейросетей

Исследователи из Нидерландов и Бельгии предложили заменять традиционный камуфляж для самолетов на аэродромах на небольшие относительно самолета тенты с нанесенными на них состязательными примерами — типом изображений, которые выглядят для человека как абстрактный набор фигур разных цветов, но для нейросети похож на объект определенного класса.

Алгоритм получал снимок с наложенным на самолеты изображением, которое по своему виду было похоже на реальный объект, к примеру, тент. После этого изображение оптимизируется с помощью функции потерь, которая учитывает три фактора: можно ли реально напечатать определенный цвет или сочетание, насколько уверенно нейросеть распознает объекты любых классов на фотографии и вариативность состязательного изображения (не превращается ли оно в набор шума). Затем цикл повторяется, уже с оптимизированным изображением.

Примеры наложенных изображений разных размеров

В результате за множество циклов появляется изображение, которое хорошо путает алгоритм распознавания объектов и при этом устойчиво к различным помехам, которые могут появиться при съемке с дрона или спутника. Также оказалось, что изображение можно накладывать и на соседнюю часть взлетно-посадочной полосы, а не на сам самолет, но эффективность в таком случае заметно ниже.

Выяснилось, насколько быстро наш мозг способен запоминать новые слова

Исследователи Сколтеха и их коллеги из МЭГ Центра МГППУ проследили, как меняется активность мозга в процессе изучения новых слов, и обнаружили, что корковые репрезентации звучания и значения новых слов формируются всего за 1-2 часа. В предыдущих исследованиях подобные изменения регистрировались исключительно на второй день после эксперимента, после ночного сна. Полученные результаты могут найти применение в диагностике нарушений речи, а также использоваться для повышения эффективности учебных программ.

Исследователи провели эксперимент с участием 24 человек, которых просили выучить 8 псевдослов. Четырем словам в соответствие ставилось движение одной из четырех конечностей. Таким образом часть псевдослов приобретала оригинальную семантику, а оставшиеся псевдослова оставались без смысла. Для наблюдения за активностью мозга исследователи использовали метод магнитоэнцефалографии (МЭГ).

Авторам удалось не только обнаружить изменения в активности коры головного мозга в течение короткого двухчасового эксперимента, но и показать, что эти изменения более выражены для псевдослов, связанных со значением (по сравнению с «бессмысленными» псевдословами). Результаты указывают на чрезвычайно важную роль интерактивного обучения в отличие от процедур пассивного обучения.