Главная страница > Новости > ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 25.05.2020-31.05.2020

ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 25.05.2020-31.05.2020

29 мая 2020

Как увидеть работу мозга во время движения во всей полноте

Нейробиологи и физики из Германии создали новое устройство, которое позволяет считывать активность свободно движущегося животного «на всю глубину» коры головного мозга. Свет доставляется через специально разработанное и изготовленное стекловолокно, используя «трехфотонный эффект» для изображения нейрональной активности, расположенной в глубоких кортикальных слоях.

Схема микроскопа и установленное устройство на голове крысы

Визуализация активности нейронов происходит благодаря генетически встроенному кальциевому сенсору GCaMP6s – искусственно созданному на основе зеленого флуоресцентного белка соединению, которое светится во время поступления кальция в пресинаптическую терминаль во время передачи нервного импульса. Позволяет метод увидеть и кальциевую активность астроцитов.

По сравнению с двухфотонной или однофотонной флуоресцентной микроскопией, трехфотонная идеально подходит для визуализации сигнала глубоко в рассеивающей ткани и позволяет получить более четкие изображения одиночных клеток глубоко коре. Новый микроскоп позволяет непрерывно визуализировать популяции нейронов, даже когда животное бегает или выполняет сложные поведенческие задачи, в течение длительных периодов времени.

Инженеры Google придумали новый интерфейс — сенсорный шнур

В оплетку шнура вшиты электроды, распознающие характер прикосновений пользователя, и волоконно-оптические нити, дающие визуальную обратную связь. Новый пользовательский интерфейс позволяет, например, управлять музыкальным проигрывателем смартфона. Но потенциал ее применения может быть значительно шире.

Хотя это изобретение лишь исследовательский проект, Google описывает несколько путей его применения в потребительской электронике. Например, с его помощью можно управлять звуком в наушниках или колонках. А можно сшить умную толстовку с сенсорными завязками, и транслировать музыку через капюшон. Или через завязки управлять умной одеждой и обувью.

Для того чтобы шнур различал отдельные виды касаний, инженеры Google попросили добровольцев поработать с этим интерфейсом, а потом собрали данные и загрузили их в модель машинного обучения. Алгоритм может распознавать различные жесты с точностью уже около 94%. Но есть потенциальная проблема — пока слишком высокая вероятность случайных команд.

Нейросеть научили определять черты личности по фотографии

Ряд исследований показывает связь черт лица с предрасположенностью к определенным способам поведения, выраженных в виде пяти базовых черт личности: экстраверсии, дружелюбия и готовности к компромиссам, добросовестности и сознательности, эмоциональной стабильности, открытости к новому опыту. Специалисты из НИУ ВШЭ, ОГЭУ и компании BestFitMe научили каскадную нейронную сеть определять черты личности из «Большой пятёрки» по фотографии лица.

Авторы собрали через социальные сети 77 346 фотографий лиц от 25 202 добровольцев. Все фото были созданы с помощью веб-камер в контролируемых условиях. Респондентов также попросили пройти усовершенствованную версию онлайн-опросника 5PFQ для определения портрета их личности и выраженности психологических черт из «Большой пятёрки». Датасет был случайным образом поделен на две части. Первая (90% данных) послужила тренировочной выборкой для нейросети.

Степень экстраверсии (ориентированности на внешний мир): низкая слева

Алгоритм обучили раскладывать каждое изображение на 128 инвариантных признаков — регулярно повторяющихся индивидуальных особенностей. Полученные таким образом данные поступали в многослойный перцептрон. В нём искусственные нейроны сопоставляли признаки с личностными характеристиками добровольцев. Если они совпадали, данные «закреплялись». А если было расхождение, то вычисленная ошибка вновь подавалась на вход нейросети. Постепенно искусственный интеллект обучался всё точнее сопоставлять черты лица и характера.

Ученые раскрыли концепцию создания «мозга на чипе»

Мемристоры, созданные учеными из Университета Лобачевского в сотрудничестве с коллегами из России, Италии, Китая и США, обладают уникальным свойством нелинейной резистивной памяти и являются перспективными элементами аналоговых систем обработки информации, в том числе с нейроноподобной структурой, а также можгут служить датчиками электрофизиологической активности с функцией одновременного накопления и энергонезависимого хранения информации

Дорожная карта мемристивных нейроморфных и нейрогибридных систем

Предложенная нейрогибридная система состоит из нескольких функциональных слоев, интегрированных на одном КМОП-чипе. Верхний слой является частью нейрональной системы, представленной здесь культурой диссоциированных клеток гиппокампа, выращенной на многоэлектродной матрице и функционально упорядоченной с использованием специальной схемы микрофлюидных каналов. Микроэлектродный слой служит для внеклеточной регистрации и стимуляции нейронов in vitro и реализован в верхнем слое металлизации приборного слоя КМОП совместно с массивом мемристивных устройств.

Концепция раскрывает идею создания системы «мозг-на-чипе», относящейся к более общему классу мемристивных нейрогибридных систем для робототехники нового поколения, искусственного интеллекта и персонализированной медицины. Чтобы проиллюстрировать предлагаемые подходы и связанные продукты в обозримой временной шкале, предложена дорожная карта мемристивных нейроморфных и нейрогибридных систем.

Впервые создан магнитный сверхпроводник

Магнетизм и сверхпроводимость фактически считались взаимоисключающими свойствами.

Исследователи из Дрезденского технического университета, Института физики твердого тела и исследования материалов Ассоциации Лейбница, Национального института передовой промышленной науки и технологии (Япония) и химического факультета МГУ синтезировали материал, который проявляет сверхпроводящие свойства и при этом способен создавать магнитное поле. 

Ученые создали и исследовали структуру сверхпроводников с нарушенной симметрией относительно обращения времени. Они выяснили, что при температуре в -263 °C у материала возникает такое нарушение симметрии, и в этом состоянии соединение создает магнитное поле, одновременно проявляя сверхпроводимость. Авторы синтезировали монокристаллы в виде тонких пластин с размерами до одного см.

Магнитные поля внутри сверхпроводника с нарушенной симметрией обращения времени: красные и синие стрелки показывают направление и силу внутренних магнитных полей для развития во времени вперед и назад.

Полученные результаты указывают на то, что ряд сверхпроводников при определенных составах показывает малоизученную форму магнетизма. Удивительно, что этот магнетизм порождается сверхпроводимостью, и это делает данное явление особенно интересным. Дальнейшее исследование этого явления открывает новые возможности для создания сверхпроводящих устройств.