Поддержанная инвестициями Билла Гейтса (Bill Gates) и Джеффа Безоса (Jeff Bezos) компания Synchron, которая конкурирует с широко раскрученной в прессе компанией Neuralink Илона Маска (Elon Musk), начала собирать команду добровольцев для массовых испытаний собственных мозговых имплантатов.

Источник изображения: Synchron

Речь идёт о многих десятках человек. Для начала испытаний необходимо разрешение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), которое компания должна получить.

Нейрозонд Synchron считается более безопасным на всех этапах его использования, чем устанавливаемый прямо на мозг под череп чип Neuralink. Зонд Synchron вводится в яремную вену и по кровеносным сосудам подводится к участку моторной коры головного мозга. К настоящему времени зонд установили десяти пациентам: четырём в Австралии и шестерым в США. Благодаря зонду пациенты с парализованными конечностями получили возможность управлять курсором мышки на экране компьютера, а это прямой путь к социализации больных, которые сейчас обречены на одиночество и информационный вакуум.

По словам представителя компании, она создала реестр пациентов и медицинских учреждений, заинтересованных в участии в испытаниях. На данный момент с Synchron связались около 120 центров клинических испытаний. Это позволяет надеяться на привлечение десятков потенциально ценных кандидатов для участия в испытаниях, которые могут длиться несколько лет, прежде чем будут опубликованы результаты. Проведение подобных испытаний станет шагом в сторону коммерциализации мозгового имплантата Synchron и это, судя по всему, произойдёт намного раньше, чем в случае Neuralink.

Учёные из Национального института стандартов и технологий (NIST) Министерства торговли США придумали простую насадку для смартфона, которая превратит его в прибор для измерения уровня глюкозы в крови или кислотности жидкостей с лабораторной точностью. Копеечная приставка сможет заменить инструменты для молекулярного анализа стоимостью тысячи долларов США. Для неё подойдёт любой смартфон с магнитным компасом, а кровь не придётся извлекать из пальца.

Источник изображения: NIST

В основе приставки лежат разработанные исследователями тест-полоски из биогидрогеля с вкраплением намагниченных наночастиц. Две полоски закладываются в насадку, а сверху устанавливается капсула с образцом жидкости. В зависимости от конкретного значения pH жидкости или от уровня глюкозы в биологической жидкости пациента верхняя полоска растягивается или сжимается. Намагниченные области также сдвигаются друг относительно друга и это смещение фиксирует встроенный в смартфон обычный магнитный датчик (компас).

На примере смартфона Motorola Moto E образца 2020 года учёные показали, что точность измерения составляет несколько миллионных долей моля. Подобной точности достаточно, например, чтобы уровень глюкозы в крови людей измеряли не по пробе крови, навсегда устраняя эту неприятную процедуру, а по уровню глюкозы в слюне пациента. Также прибор способен делать множество других анализов от медицинских до природоохранных и химических.

Чтобы разработка могла воплотиться в коммерческом продукте, учёным придётся ещё поработать над ней. В частности, остаётся разработка массового производства гидрогелевых тест-полосок, а также поиск способов создавать их стабильными и пригодными к использованию в течение длительного времени при хранении.

Накануне в журнале Nature вышла статья, в которой геофизик Дункан Агню (Duncan Agnew) из Института океанографии Скриппса в Ла-Хойе, Калифорния, доказал влияние глобального потепления на скорость вращения Земли. Расчёты учёного показали, что отток талых вод с полюса к экватору замедлил и будет дальше замедлять скорость вращения нашей планеты. Но есть и хорошие новости. Они касаются регулярной коррекции времени, которая ведёт к сбою в работе программ.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Согласно данным со спутников, на экватор Земли перетекло достаточно воды с тающих полярных льдов, чтобы форма планеты стала более сплюснутой и менее шарообразной. Лучшая аналогия для этого явления — это выполнение такого элемента в фигурном катании, как центровка, когда спортсмен может замедлять скорость вращения вытягивая руки в стороны и ускорять его прижимая руки к бокам. Так и увеличение объёма планеты в районе экватора замедляет скорость её вращения и фактически делает сутки длиннее.

«Растаяло достаточно льда, чтобы уровень моря поднялся настолько, что мы действительно можем видеть, как это повлияло на скорость вращения Земли», — утверждает Дункан Агню.

Важно отметить, что в масштабе миллиардов и миллионов лет скорость вращения Земли снижалась. К этому подталкивало гравитационное влияние Луны на океаны, что создавало эффект торможения. Например, анализ геологических отложений показывает, что 1,4 млрд лет назад сутки на Земле длились 19 часов.

С появлением атомных часов в 60-е годы прошлого века учёные стали замечать, что скорость вращения Земли увеличивается. Поскольку начались космические полёты, радары, навигация, компьютеры и разная электроника, изменение скорости планеты пришлось как-то соотносить со всемирным координированным временем, базирующимся на атомных часах. С 1972 года для этого была введена високосная секунда, которая позволяла уравнять измеряемое время и реальное суточное вращение Земли. Всё было хорошо до распространения компьютеров и программ, для которых дополнительная секунда стала неимоверной головной болью. Её невозможно было учесть — она вводилась командным методом уполномоченными организациями.

Но настоящий хаос мог наступить при введении отрицательной секунды, которая ни разу не объявлялась. Ожидалось, что её могут использовать в 2026 году. Дело в том, что ядро Земли жидкое и примерно с 70-х годов перемещение потоков в ядре планеты начало ускорять вращение Земли. Это проявилось в том, что високосную секунду с определённого момента стали добавлять реже. Наконец, в 2026 году Земля могла обогнать суточные показания атомных часов, и одну секунду пришлось бы вычесть из всемирного времени.

Работа Дункана Агню показала, что благодаря таянию полярных льдов скорость Земли снизилась настолько, что теперь вычитание одной секунды из всемирного времени можно отложить на три года — до 2029 года и, в целом, их придётся вводить реже. Для метрологов это бальзам на душу, потому что никто не понимает, во что бы вылилась такая коррекция времени. Для самого учёного это повод лишний раз на примерах показать, что деятельность человека напрямую и очень сильно влияет на нашу планету.

Пандемия COVID-19 породила конспирологические теории о чипировании граждан. Со временем население действительно понемногу обзаведётся чипами, но чипирование будет происходить не так и не для того. Прежде всего, встроенные микросхемы получат люди с серьёзными проблемами со здоровьем. И даже здоровым понадобятся чипы для слежения за своим состоянием. Это будут сети из сотен встроенных в тело датчиков и шаг к этому сделан.

Источник изображения: Brown University

Учёные разрабатывают концепцию сети из крошечных беспроводных датчиков, которым не требуется автономное питание. Питание передаётся на них беспроводным способом, а малые размеры означают крайне небольшую потребность в питании. Изюминка разработки в том, что датчики работают не в постоянном режиме, а подобно нейронам в головном мозге человека. Фактически из них создаётся что-то типа нервной ткани, только беспроводной.

Датчик срабатывает только в том случае, если по сети пройдёт сигнал — если появляется необходимость передачи сигнала. В таком режиме система может работать условно бесконечно долго, потребляя минимум энергии. В то же время она будет отслеживать состояние органов и систем человека в режиме реального времени, например, отслеживая заданные биомаркеры в слюне, поте или крови человека.

«Мы имитируем эту структуру [нервной ткани головного мозга] в нашем подходе к беспроводной связи. Датчики не будут отправлять данные постоянно, они будут просто отправлять соответствующие данные по мере необходимости в виде коротких электрических разрядов, и они смогут делать это независимо от других датчиков и без координации с центральным приёмником. Благодаря этому нам удалось бы сэкономить много энергии и избежать переполнения нашего центрального приёмника менее значимыми данными», — пояснили авторы разработки, учёные из Университета Брауна, США.

Эта работа основана на предыдущих исследованиях, проведенных в университете, в которых был представлен новый вид системы нейронного интерфейса, использующей скоординированную сеть крошечных беспроводных датчиков для регистрации и стимуляции мозговой активности. Датчики не обязательно будут использоваться как самостоятельные единицы. На первых порах, очевидно, они будут встраиваться в различные имплантаты. Однако по мере развития миниатюризации подобные датчики будут расширять функциональность и возможности. Здоровье человека — это, прежде всего, предупреждение заболеваний, а не их лечение. Датчики вполне справятся с выявлением проблем на ранних стадиях.

Группировки спутников связи, подобные сети Starlink, кроме очевидных проблем для астрономических наблюдений и замусоривания орбиты могут нести также другие пока неведомые опасности. Как считает американский физик и кандидат наук из Университета Исландии Сьерра Солтер-Хант (Sierra Solter-Hunt), металлические частички от сгорающих в атмосфере спутников в перспективе могут оказать катастрофическое влияние на магнитное поле Земли с массой неприятных последствий.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Ежедневно в атмосфере планеты испаряется около 50 т камней из космического пространства. После себя они оставляют 450 кг ионизированной пыли (из-за взаимодействия с ионизированными газами в воздухе). Это загрязнение в основном представлено минеральными веществами, тогда как один спутник Starlink второго поколения — это 800 кг фактически чистого металла. При сгорании спутника в атмосфере распыляются токопроводящие металлы и их оксиды. Токопроводящая пыль потенциальна способна создать условия для пробоя и просто повлиять на магнитное поле Земли вплоть до его разрушения в самом критическом случае.

Работа Сьерры Солтер-Хант посвящена исследованию подобной пыли, которую она называет плазменной. Написанная ею работа пока не прошла рецензирование и доступна лишь на сайте arХiv в виде препринта. Познакомившиеся с ней учёные считают выводы коллеги преувеличенными, хотя также признают необходимость дискуссии по этому вопросу.

Очевидно, что в случае развёртывания полномасштабной группировки Starlink из 42 тыс. спутников (не говоря о других) на Землю каждые сутки будут падать десятки аппаратов. Количество металлической мелкодисперсной пыли в атмосфере начнёт расти впечатляющими темпами. Объём токопроводящей взвеси в атмосфере может быстро составить конкуренцию радиационным поясам вокруг Земли. Особенно учёная опасается потери стабильности озоновым слоем, который защищает жизнь на Земле от ультрафиолетового излучения Солнца. Ранее, кстати, в рецензируемых журналах уже были опубликованы работы по разрушающему влиянию на озоновый слой процесса сгорания алюминия со спутников в атмосфере.

Угроза, стоит отметить, совсем не призрачная. В прошлом году NASA провело исследование стратосферы и верхних слоёв атмосферы, которое показало присутствие там свыше 20 металлов и минералов, которые не встречаются в метеоритах. Они занесены туда падающими и сгорающими спутниками. Это может напрямую повлиять на климат планеты, например, понизив инсоляцию или ускорив образование осадков. Этот вопрос явно нельзя спускать на тормозах и, по крайней мере, это надо обсуждать уже сейчас.

От большой науки редко ждут немедленного практического результата, но исключения бывают. Свежим примером стало использование датчика для регистрации столкновений частиц на БАК для картирования тканей головного мозга при работе с опухолями. Датчик помогает определять контуры опухоли и даёт возможность уничтожить её с минимальным вредом для пациента.

Источник изображения: CERN

В обычных условиях для облучения опухоли электронным пучком карта тканей создаётся с помощью предоперационной компьютерной томографии. К моменту операции ткани могут сдвинуться, и работа с опухолью может быть неточной. Разрушение электронным пучком здоровых тканей мозга ни к чему хорошему не приведёт. Пациент может потерять фрагменты памяти, элементы сенсорики и моторики.

Чтобы чётко определять края злокачественной ткани, чешская компания ADVACAM использовала созданный для экспериментов с элементарными частицами датчик Timepix компании Medipix Collaborations. Датчик фиксирует вторичное излучение в виде рассеивания электронного пучка на живых тканях и опухоли. Если картина меняется — в поле действия пучка попадает здоровая ткань — работа пучком по опухоли прекращается. Сейчас это просто остановка процедуры для проведения новой томографии.

В будущем разработчики обещают создать установку для автоматического управления проектором в ходе операции, что упростит и ускорит процедуру удаления опухоли, а также снизит опасность повреждения здоровых тканей. Созданный для задач CERN прибор принесёт фактически немедленную пользу, на которую при его разработке даже не рассчитывали.

Потеря зрения — это личная катастрофа, которая сегодня практически не решается. Связано это с хрупкостью глаз, к которым не очень-то подступишься. Стимуляция зрительных нервов требует питания, которое в глазное яблоко так просто не заведёшь. Учёные из Австралии предложили решить проблему с помощью интеграции в глаз фотоэлементов. Они одновременно станут датчиками изображения и источником питания для передачи импульса в мозг.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Работы по интеграции в глазное яблоко кремниевых фотодатчиков уже велись. Например, этим занималась группа профессора Дэниела Паланкера (Daniel Palanker) в Стэнфорде. Это исследование послужило отправной точкой для работы австралийских учёных из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW). Учёные из США использовали в своих исследованиях кремниевые фотоэлементы, в которых для создания импульса нужного напряжения необходимо было соединять вместе по три пикселя, что снижало разрешение.

Удо Ремер (Udo Römer) из UNSW предложил заменить малочувствительный кремний на фотоэлементы из германия или арсенида галлия. Также учёные из Австралии решили создавать прототип глазного нейроимплантата на базе многослойных фотоячеек. Это позволит сохранить достаточно высокое разрешение и выработать достаточное для стимуляции глазного нерва напряжение за счёт улавливания более широкого спектра солнечного света. Такие тандемные солнечные ячейки не являются чем-то новым и хорошо исследованы в других работах.

Созданный в UNSW прототип глаза-фотоэлемента имеет площадь 1 см². Он показал хороший результат. После доработки фотодатчиков и экспериментах на животных размеры глазного фотонейроимплантата будут уменьшены до 2 мм² с пикселями до 50 мкм. Сопряжение всего этого со зрительным нервом — это будет уже другая и совсем непростая задача. Но если получилось со стимуляцией слуховых нервов, то почему бы это не вышло со стимуляцией глазных?

Разрабатываемое в Австралии решение не станет полноценной заменой утраченному зрению. Когда-нибудь станет возможным и такое. На первых порах, если дело дойдёт до глазных нейроимплантатов, встроенное зрение будет монохромным и низкого разрешения. К тому же, для стимуляции в глазных яблоках фотоэлементов даже повышенной чувствительности необходимы будут дополнительные носимые устройства типа лазеров в умных очках. Но лучше так передавать в глаза энергию, чем проводами.

Кстати, исследователи подчёркивают, что они не собираются двигаться в сторону киборгов. Разработка ведётся исключительно с целью помочь пациентам вернуть зрение.

Впервые в истории была проверена способность хирургов дистанционно управлять хирургическим роботом в космосе. Тесты проводились на МКС. Связь со станцией происходит с небольшими задержками, что отводит автоматике особую роль. В перспективе хирургические роботы должны будут самостоятельно проводить операции, не полагаясь на операторов.

Источник изображения: University of Nebraska-Lincoln

Портативный автоматизированный хирургический комплекс spaceMIRA создан молодой компанией Virtual Incision по контракту с NASA. Разработка опирается на проект MIRA (Miniaturized In vivo Robotic Assistant — «Миниатюрный роботизированный ассистент для операций на живом организме»). Это разработка Университета Небраски в Линкольне, выросшая в стартап. Проекту около 20 лет. Он был придуман для проведения дистанционных операций в земных условиях, но нашёл своё продолжение в космических программах NASA в образе spaceMIRA.

Источник изображения: NASA

Согласно планам космического агентства, когда-нибудь роботизированные комплексы станут неотъемлемой частью космических кораблей и станций, чтобы в автономном режиме проводить плановые или срочные операции без участия живых хирургов.

Некоторое время назад прототип хирургического комплекса spaceMIRA был доставлен на МКС для испытаний в условиях микрогравитации. Также было интересно оценить способность автоматики компенсировать запаздывание сигнала с Земли. Размещённый на МКС манипулятор spaceMIRA, состоящий из двух конечностей с захватами и камерой для обзора операционного пространства, управлялся хирургом из штаб-квартиры Virtual Incision. Оператор успешно разрезал с десяток резиновых ленточек на макете, имитирующем работу с живыми тканями.

Можно не сомневаться, что роботизированная хирургия со временем найдёт применение также на Земле. Однако для космоса она представляет особый интерес. Обидно будет долететь до Марса и умереть там от банального аппендицита, если вдруг такое случится. Остаётся пожелать, чтобы развитие проекта шло как можно быстрее, и хорошо уже то, что начало этому положено.

Группа учёных из Университета Цинхуа сообщила, что разработанный ими мозговой имплантат вернул давно парализованному пациенту подвижность руки. Отмечается, что китайская разработка менее опасна для тканей мозга, чем имплантат компании Neuralink Илона Маска (Elon Musk). Имплантат Маска проникает в нервную ткань и разрушает часть нервных клеток в месте установки, тогда как китайский датчик накладывается поверх нервной ткани.

Источник изображения: Tsinghua University

На днях Илон Маск признался, что компания Neuralink провела первую операцию по установке мозгового имплантата в голову человека. Датчик Neuralink заглубляет в нервную ткань коры головного мозга тончайшие иглы. Заглубление происходит всего на 2 мм, но оно, без сомнения, разрушает часть нервных клеток в месте установки.

Китайские учёные пошли по другому пути. Около 10 лет команда из Цинхуа разрабатывала имплантат, который сохранял бы достаточную к мозговым сигналам чувствительность и не повреждал бы корковые нейроны, которые лишними не могут быть по определению, поскольку отвечают, в том числе, за память и навыки. Поэтому датчик Neural Electronic Opportunity или NEO, как они назвали свою разработку, помещается в эпидуральное пространство между мозгом и черепом. Оно также заполнено живыми тканями и сосудами, но нервной ткани в них нет.

Датчик NEO не имеет собственного питания. Оно у него беспроводное. Высокочастотная передающая антенна для передачи питания и блок управления, а также передатчик сигналов мозга на смартфон или компьютер смонтированы на внешней стороне черепа. Платформа работает через систему машинного обучения, которая совершенствует свои способности по мере реабилитационных мероприятий.

Первый имплантат был установлен пациенту 24 октября 2023 года. К настоящему времени учёные наблюдают «впечатляющий прогресс». Человек, который последние 14 лет после перенесённой травмы не мог двигать своими руками и ногами, с помощью мозгового имплантата научился управлять элементом экзоскелета на руке настолько, что смог самостоятельно принимать пищу. В декабре была проведена операция на другом пациенте, но он пока проходит стадию восстановления.

«Следующим этапом исследования является разработка нового протокола активной реабилитации с поддержкой интерфейса мозг-компьютер для ускорения роста нервной ткани на месте повреждённых сегментов спинного мозга», — сообщили в университете. Только лечением травм и заболеваниями нервной системы учёные не ограничатся. В перспективе они мечтают соединить мозг и компьютер таким интерфейсом, чтобы одно стало продолжением другого.

Ширится и растёт популярность создания на чипах живых имитаторов органов человека. Это даёт возможность безопасно проверять лекарства на человеческих тканях и изучать течение болезней вне тела человека. Электроника позволяет тщательнее следить за процессами и вести сбор данных круглосуточно, что раньше было невозможно.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Новые и ещё не проверенные лекарства и методы лечения способны нанести здоровью намного больше вреда, чем пользы. Особенно это касается лечения онкологических заболеваний, которые уничтожают не только больные клетки, но также множество здоровых. Именно для оценки токсичности подобных лекарств для сердечной ткани учёные из медицинского центра Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе создали «сердце на чипе», которое как и живое бьётся с частотой 60 ударов в минуту.

«В конечном счёте, многоклинические системы на основе hiPSC, такие как представленный здесь ”сердечный чип”, могут снизить зависимость от опытов на животных, которые традиционно используются для доклинического тестирования кардиотоксичности лекарств», — пишут исследователи в статье в The Royal Society of Chemistry.

Индуцированные стволовые плюрипотентные клетки (hiPSC) способны трансформироваться в клетки любого типа. Учёные создали из них два параллельных канала, создав, таким образом, в одном канале подобие мышечных тканей, в другом — аналог кровеносных сосудов. Мышечная ткань смогла неделями оставаться в живом состоянии и демонстрировала характерные для сердечной ткани сокращения с частотой около 60 ударов в минуту.

Источник изображения: The Royal Society of Chemistry

«Разработанная нами платформа ”сердечный чип” позволяет проводить скрининг потенциально кардиотоксичных химиотерапевтических агентов на нескольких типах сердечно-сосудистых клеток в физиологически релевантной модели», — сообщают исследователи.

Живые ткани оставались функциональными в течение нескольких недель, предоставляя возможность для более длительных исследований того, как лекарства и другие факторы окружающей среды влияют на сердце. Такая платформа не только поможет в разработке более безопасных лекарств, но и сможет больше рассказать учёным о тонкостях сердечных заболеваний, а именно о том, как они начинаются и прогрессируют, и как их можно лечить.

На основе разработанных в Китае биотехнологий стартовало масштабное опытное производство пищевого белка из обычного угля. Получаемый белок будет использоваться в качестве добавок к кормам для животных. Сегодня для этого Китай закупает до 100 млн тонн сои, что делает его продуктовый рынок уязвимым. В случае успеха белок из угля найдёт применение также в пищевой промышленности и фармакологии.

Как бы выглядел протеиновый батончик из угля по мнению ИИ. Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Китай богат углём не самого лучшего качества. Значительная часть угля для электростанций, например, закупается в Австралии. В то же время это огромная отрасль как поддерживающая экономику, так и оказывающая вред экологии. Было бы заманчиво использовать уголь для чего-то более полезного и не такого вредного, как его простое сжигание. К примеру, в Китае уже производят из угля этиловый спирт, в котором нуждается химическая промышленность и транспорт на биотопливе. Производство из угля пищевого белка, витаминов и аминокислот вывело бы угледобывающую отрасль на новый уровень с ещё большей пользой для человечества.

Помочь с переработкой угля в белок могут микроорганизмы. Происходит это не напрямую, а в процессе усвоения метанола, который, в свою очередь, получают в процессе газификации угля. Метанол хорошо смешивается с водой и может участвовать в химических реакциях с минимальным использованием специализированного оборудования для ферментации. В газообразной среде такие реакции менее эффективны.

Разработали техпроцесс эффективного получения белка из метанола учёные из Тяньцзиньского института промышленной биотехнологии Китайской академии наук (CAS) под руководством профессора Ву Синя (Wu Xin). Они изучили около 20 тыс. штаммов дрожжей со всего Китая и отделили наиболее перспективный из них — Pichia pastoris (P. pastoris). В последующей работе исследователи модифицировали гены этого штамма, пока не добились высочайшего уровня преобразования метанола в белки. Заявлено, что генно-модифицированный штамм P. Pastoris производит 120 г сухой массы клеток на 1 л, что эквивалентно превращению 67,2 % метанола в белок. Это соответствует 92 % от теоретического значения, что впечатляет.

Работы над превращением метанола в белок ведутся с 80-х годов прошлого века. Но до сих пор не было настолько эффективной реакции, чтобы этот процесс стал экономически выгодным. В перспективе можно будет освободить пахотные земли для выращивания других продуктов, а белок из угля можно будет производить в любую погоду днём и ночью. Учёные уже начали подготовку к масштабному производству кормового белка из угля в объёмах нескольких тысяч тонн. Подробности не разглашаются, но исследователи уверены, что белок из угля найдёт также широкое применение в качестве частичной замены рыбной муки, бобовых, аминокислотных и минеральных добавок и дело может не ограничиться только животноводством.

В США белок из метанола получил разрешение на использование в качестве кормовых добавок для фермерского выращивания лососевых. Производит его компания KnipBio под названием KnipBio Meal. По своим качествам он соответствует рыбной муке. Китай не первый встал на аналогичный путь, но масштабы производства белка из угля в Поднебесной обещают быть грандиозными. Похоже, вскоре к надписям мелким шрифтом на упаковках продуктов питания надо будет относиться ещё серьёзнее.

Обученная на данных многолетних наблюдений за 6 млн датчан модель искусственного интеллекта смогла с высокой точностью прогнозировать важные события в жизни людей вплоть до указания даты их смерти. Точность предсказаний можно повысить ещё сильнее, если добавить к данным наблюдений сопровождающие жизнь людей видео, переписку и информацию о социальных связях. Но сначала предстоит решить этическую сторону вопроса.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Совместный проект исследователей из Университета Копенгагена (Дания) и Северо-Восточного университета в Бостоне (США) показал, что модель машинного обучения типа «трансформер» (transformer) может быть использована для прогнозирования событий в жизни людей.

Модель трансформер создавалась для обработки последовательностей, таких как текст на естественном языке. От других моделей она отличается более масштабным распараллеливанием задач и не требует соблюдения последовательности в анализе данных. Оказалось, что модель удачно подошла для упорядочивания данных и прогнозирования того, что произойдёт в жизни человека и даже смогла указать приблизительное время смерти. Более того, по точности предсказания поведения личности и времени её смерти новая модель превзошла все ранее созданные аналогичные модели.

Статья «Использование последовательности жизненных событий для прогнозирования человеческих жизней» с описанием созданной в эксперименте модели life2vec на основе данных о 6 млн датчан опубликована в журнале Nature Computational Science. Также она свободно доступна на сайте arХiv.org.

«Мы использовали модель для решения фундаментального вопроса: в какой степени мы можем предсказать события в вашем будущем, основываясь на условиях и событиях в вашем прошлом? С научной точки зрения нас интересует не столько само предсказание, сколько те нюансы в информации, которые позволяют модели давать такие точные ответы», — рассказал Сун Леманн (Sune Lehmann), профессор DTU и первый автор статьи.

Авторы работы использовали последовательность событий в жизни людей подобно тому, как строится из слов предложение. Собственно по этой причине для работы была взята модель трансформер, которая создавалась для анализа текстов. В то же время модель работает с учётом известных социальных закономерностей и наблюдений, на основании которых не только ИИ, но и обычные специалисты также могут сделать выводы о дальнейшем жизненном пути человека по месту его проживания, профессии, социальному статусу, полу, привычкам и по медицинской карте (посещениям врачей).

Данные для обучения модели life2vec взяты из информации о рынке труда и данных Национального регистра пациентов (LPR) и Статистического управления Дании. Набор данных включает в себя информацию обо всех 6 млн датчан и содержит сведения о доходах, заработной плате, стипендии, типе работы, отрасли, социальных пособиях и т.д. Набор медицинских данных включает записи о посещениях медицинских работников или больниц, диагнозе, типе пациента и насколько внезапным или срочным было обращение за медицинской помощью. Данные для модели представлены за период с 2008 по 2020 годы, хотя по ограниченной возрастной группе данные брались за период с 2008 по 2016 годы.

Авторы исследования отмечают, что для полномасштабного использования подобной модели в социальных целях необходимо ответить на множество этических вопросов. В то же время они подчёркивают, что широко распространённые механизмы по оценке целевой аудитории для рекламы позволяют узнавать о людях не намного меньше и это уже используется. Так что не будет ничего плохого, если модель сможет предсказать какое-нибудь негативное событие в жизни конкретного человека, которое можно будет избежать тем или иным образом. Дату смерти, кстати, модель предсказывает с точностью в пределах четырёх лет.

По словам исследователей, следующим шагом стало бы включение в модель других типов информации, таких как текст и изображения или информация о наших социальных связях. Такое использование данных открывает совершенно новое взаимодействие между социальными науками и наукой о здоровье.

Американский стартап Niura разработал наушники-вкладыши для постоянного слежения за здоровьем мозга. Своевременно обнаружить нарушения в работе мозга, например, инсульт, означает спасти человеку здоровье и жизнь. В качестве бонуса технология Niura обещает создать рекомендательный сервис по предложению музыки на основе слежения за настроением пользователя, тем самым оберегая уже душевное здоровье человека.

Источник изображений: Niura

Стартап вырос из личных переживаний его организаторов, ближайшие родственники которых пострадали от поражений головного мозга. Сначала проект был создан на базе Arduino, и лишь затем был реализован в виде компактной платы со сторонами 20 × 12 мм, которая помещается в относительно компактные наушники.

Ключевым элементом устройства являются сухие силиконовые датчики-контакты, которые размещены по периметру наушников. Они обеспечивают достаточно хороший контакт с кожей и, по словам компании, не снижают чувствительность при обильном потоотделении.

Решение Niura простое в использовании и может использоваться постоянно в отличие от обычных датчиков для снятия электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Это особенно важно, например, в ходе проведения операций на головном мозге. В обычных условиях ЭЭГ снимается до и после проведения операции, а с помощью наушников Niura это можно делать непосредственно в процессе проведения операции.

Близость внутриушного электрода наушников Niura к слуховой коре головного мозга, которая отвечает за обработку музыки и аудио, обещает раскрыть ещё один потенциал устройства. Наушники смогут различать настроение пользователей, и с помощью рекомендательного ИИ-сервиса будут воспроизводить музыку, соответствующую душевному состоянию.

Данные с наушников передаются в смартфон, где происходит их обработка. На всех этапах происходит шифрование трафика и данных в соответствии с требованиями американских регуляторов. Компания получила ряд предварительных патентов на ключевые технологии и ведёт переговоры с ведущими мировыми брендами о выпуске коммерческой продукции на основе платформы Niura. Самостоятельно этим она заниматься не будет. Будет только предоставлять лицензии.

До конца года планшет Amazon Fire Max 11 получит поддержку режима Eye Gaze on Alexa. Это позволит управлять планшетом с помощью одних только глаз. Люди с ограничениями речи или тактильных возможностей смогут самостоятельно запускать те или иные приложения на устройстве просто глядя на экран и выбирая взглядом желаемое. Для устройств Amazon это станет первым опытом использования активного слежения за глазами пользователей.

Источник изображения: Amazon

Планшет Amazon Fire Max 11 с 11-дюймовым экраном на 2,2-ГГц процессоре MediaTek MTK8188J под управлением Android 11 поступил в продажу в мае этого года. Поддержка режима Eye Gaze on Alexa будет внедрена позже в этом году. Она основана на ранее реализованной функции Tap to Alexa и, фактически, дублирует множество её возможностей по запуску приложений, опирающихся на распознавание касаний. Но теперь запустить видео или включить музыку, а также совершить ряд других действий, например, управлять освещением или бытовыми приборами в системе умного дома, можно будет без использования рук или голосовых команд, а с помощью одних только глаз.

По словам Amazon, которая впервые представила функцию Eye Gaze on Alexa вчера на мероприятии Amazon’s Devices, в её разработке компании помогали специалисты по работе с людьми с ограниченными возможностями. Иными словами, компания сделала всё, чтобы таким людям можно было пользоваться планшетом максимально комфортно.

В момент запуска поддержки Eye Gaze on Alexa на планшете Fire Max 11 управление глазами будет доступно пользователям из сильно ограниченного списка стран: в США, Великобритании, Германии и Японии. Можно рассчитывать, что со временем этот список будет расширен.

Другой полезной опцией на устройствах Amazon станет приложение по переводу звонков с одного языка на другой. Звонки и видеозвонки будут сопровождаться субтитрами, что также оценят слабослышащие, а также аудиопереводом в реальном времени на выбранный язык. Поддержка режима Call Translation появится на устройствах Echo Show и в мобильном приложении Alexa. Она будет доступна в США, Великобритании, Канаде, Мексике, Германии, Франции, Испании и Италии на более чем 10 языках, включая английский, испанский, французский, немецкий и португальский.

В журнале Nature вышли две статьи, в которых учёные рассказали о новых методиках трансляции мыслей пациентов с поражениями мозга в речь и эмоции. Преобразование мозговой активности в текст и голосовое общение происходит с помощью алгоритма машинного обучения. Учёным удалось увеличить скорость преобразования почти в четыре раза с 18 слов в минуту до 78. Это ниже среднего для обычного разговора темпа в 160 слов в минуту, но кратно быстрее, чем было до этого.

Источник изображений: Noah Berger/UCSF

Нейродегенеративные заболевания, инсульты или травмы способны лишить человека речи разными способами, но один из них достаточно легко поддаётся исправлению. Современные технологии позволяют создать мостик между здоровыми участками мозга, отвечающими за речь или мысленное произношение, и мышцами, управляющими мимикой и позволяющими говорить. Естественный канал коммуникации между мышцами и мозгом может быть разорван в случае болезни или травмы, и тогда на помощь приходит интерфейс человек-компьютер и обучаемый алгоритм.

В мозг пациента встраивается датчик или несколько датчиков с электродами, входящими в зоны активности мозга человека, ответственные за произношение и речь (хотя учёные пока не до конца понимают, какие это зоны). В одном случае, например, учёные установили на речевую область сенсомоторной коры и на область верхней височной извилины женщины после инсульта 253 электрода. После болезни она не могла говорить и даже печатать.

В течение нескольких недель ИИ обучался на примере произношения пациенткой 1024 слов из специально подобранного словаря. Для упрощения работы алгоритма он разбивал все слова на фонемы, которых было всего 39. Затем словарный запас женщины был расширен до 125 тыс. слов. Машинный алгоритм смог распознавать мысленное произношение женщины с ошибками на уровне 25 %, но со скоростью до 78 слов в минуту.

Алгоритм также научили распознавать эмоции пациентки — горе, радость, удивление. Наконец, используя старую видеозапись женщины, учёные создали её компьютерный образ — аватар — и заставили его транслировать текстовые сообщения в голосовые. По сути, они вернули пациентке возможность разговаривать.

Сегодня подобные процедуры восстановления сопряжены с длительным обучением ИИ и необходимостью быть постоянно подключённым к компьютеру. Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) и Калифорнийского университета в Беркли, которые реализовали представленную методику, теперь работают над беспроводными вариантами транслятора. Когда-нибудь это повысит социальную вовлечённость людей с подобными медицинскими проблемами.