Нейроморфна інженерія – це новий перспективний підхід, який заповнює розрив між штучним та природним інтелектом. Сучасні нейромережеві алгоритми дають вражаючі результати, які допомагають вирішити неймовірну кількість проблем. Однак електронні пристрої, що використовуються для запуску цих алгоритмів, все ще вимагають занадто великої обчислювальної потужності. Ці системи штучного інтелекту (ШІ) просто не можуть конкурувати з реальним мозком, особливо коли йдеться про обробку сенсорної інформації або взаємодію з навколишнім середовищем у реальному часі.
Міждисциплінарна дослідницька група з Цюрихського університету, ETH Цюриха та University Hospital розробили компактний, енергоефективний пристрій на основі мікросхеми. Він вироблений зі штучних нейронів. Пристрій здатний розшифровувати мозкові хвилі різноманітних людей.
Мікросхема, заснована на нейроморфній технології, надійно та точно розпізнає складні біологічні сигнали. Вчені змогли використати цю технологію для успішного виявлення раніше зареєстрованих високочастотних коливань (HFO). Ці специфічні хвилі, виміряні за допомогою внутрішньочерепної електроенцефалограми (iEEG), виявились перспективними біологічними маркерами для ідентифікації мозкової тканини, яка викликає епілептичні напади.
Спочатку дослідники розробили алгоритм, який виявляє HFO, імітуючи природну нейронну мережу мозку: штучну нейронну мережу (SNN). Другий крок передбачав впровадження SNN у апаратне забезпечення розміром з ніготь, яке приймає нейронні сигнали за допомогою електродів і яке, на відміну від звичайних комп’ютерів, є енергоефективним. Завдяки цьому розрахунки проводяться з дуже високою часовою роздільною здатністю. При цьому не використовується Інтернет або хмарні обчислення.
“Наша конструкція дозволяє нам розпізнавати мозкові хвилі в біологічних сигналах у режимі реального часу”, – говорить Джакомо Індівері, професор Інституту нейроінформатики UZH та ETH Цюріха.
Наразі дослідники планують використовувати результати своїх експериментів для створення електронної системи, яка надійно розпізнає та контролює високочастотні коливання у режимі реального часу. Інноваційну електронну систему можна застосовувати як додатковий діагностичний інструмент в операційних, адже завдяки своїм властивостям вона здатна покращити результати нейрохірургічних втручань.
Однак, це не єдина сфера, де розпізнавання коливань може відігравати важливу роль. Довгостроковою метою команди є розробка пристрою для моніторингу епілепсії, який можна було б використовувати поза лікарнею і який давав би можливість аналізувати сигнали від великої кількості електродів протягом декількох тижнів або місяців.
“Ми хочемо укомплектувати конструкцію бездротовим та без енергетичним зв’язком для передачі даних, і підключити його, наприклад, до мобільного телефону”, – говорить Індівері.
Йоханнес Сарнтхайн, нейрофізіолог з UniversityHospital, Цюрих, уточнює: “Згодом ми прагнемо зробити переносний чи імплантований чіп, подібний до електронної системи. Він зможе розпізнавати ймовірність епілептичного нападу, а також ділянки, які їх викликають. Таким чином, чіп дозволить скоріше надати медичну допомогу”. Це дослідження з питань епілепсії проводиться в Цюріхському центрі епілептології та хірургії епілепсії.
Читайте найцікавіші еконовини АРТ-ЕНЕРГО в Telegram та Фейсбуці