Нейроинтерфейсы для людей (2003-2016). Купить или разработать самому?
Было время, когда я за один присест выливал на голову стакан жидкости для линз, чтобы поэкспериментировать с Emotiv`ом. Затем был тюбик геля из шприца в лаборатории МГУ. Сейчас я обладатель «сухого» одноэлектродного нейроинтерфейса NeuroSky MindWave. (Кстати, это отличная игрушка для летнего лагеря, я сделал на инженерной олимпиаде задание по поиску мозговых слизней имплантов, для этого надо было поставить рекорд по «удержанию шарика в воздухе мыслью» — базовая бесплатная игруха к NeuroSky)
Как показывает опрос, нейроинтерфейсы неизбежны.
По моему пришло время написать какие были и какие будут в ближайшее время потребительские нейроинтерфейсы. А так же коротко о том, как можно собрать свой девайс самому. (И быстренько натренироваться управлять мозгом, чтобы побеждать во всяких конкурсах или пивка налить.)
Под катом обзор устройств, которые были доступны в потребительском сегменте и open-source проекты для самостоятельного изготовления и создания софта.
Mindball
Цена — $20,000,
Производитель — Interactive Productline
Электроды — 1
Устройство позволяет «перетягивать канат». До сих пор это единственный вариант, где есть PvP. Найти его можно на всяких псевдотехнологических выставках в Москве. Сам не пользовался, но это первый нейроинтерфейс который я нашел в сети в 2010году и подчерпнул море вдохновения. Мнение нейромаркетолога и впечатление от использования устройства тут.
MindSet
Цена — $199
Производитель — NeuroSky
Электроды — 1
Дебют компании NeuroSky и начало эры потребительских нейроинтерфейсов. Прорыв был в том, что наконец-то удалось избавится от искажений ЭЭГ сигнала от наводок от мышц.
Neural Impulse Actuator
Цена — $90
Производитель — OCZ Technology
Электроды — 3
Впервые использовали не один а три электрода. Это устройство попало на Хабр и прочие русские форумы. 
Обзор на Хабре
Обзор на ixbt
Emotiv EPOC
Цена — $399-499
Производитель — Emotiv Systems
Электроды — 14
Четырнадцать, черт побери, электродов! Это была отличная попытка сделать доступный поребительский нейроинтерфейс на уровне научного прибора. Даже несмотря на то, что он дороговат, даже не смотря на то, что ты весь облит физраствором и он капает за уши, я был готов его купить. Увы, был очень сырой софт и мало приложений. Но разработчики молодцы, желаю удачи со второй версией.
Политика компании была такой, что одно устройство продавали по разным ценам для разных целей, но софтину быстро взломали и все пользовались самым навороченным набором.
Моя презентация устройства в ВШЭ 
2 млн просмотров на TED
Mindflex (используется чип NeuroSky)
Цена — $50
Производитель — Mattel (партнер NeuroSky)
Электроды — 1
Сразу встроить в игрушку — очень сильный ход. Особенно для детей и для мероприятий. Жаль, что проект свернули, можно было бы устроить соревнование в хакспейсе. 
Star Wars Force Trainer (используется чип NeuroSky)
Цена — $45
Производитель — Uncle Milton (партнер NeuroSky)
Электроды — 1
Потенциал — огромный. Если бы удалось выстроить грамотный маркетинг, да еще и к годовщине или премьерам новых фильмов, то на волне беззаветной любви к ЗВ успех был бы гарантирован. Почувствуй себя Вейдером Йодой. 
XWave headset (используется чип NeuroSky)
Цена — $90
Производитель — PLX Devices
Электроды — 1
Прицел на медгаджеты, только немного рановато, не попали в бум носимой электроники. 
MyndPlay BrainBand (используется чип NeuroSky)
Цена — $158
Производитель — MyndPlay
Электроды — 1
Стоимость в России — 25 000 руб
MindWave
Цена — $99.95
Производитель — NeuroSky
Электроды — 1
Генератор программных и аппаратных нейростартапов. Устройство-победитель в гонке нейроинтерфейсов. Первопроходец. Используется в большинстве DIY и арт проектов. Управление искусственной рукой, писать музыку/рисовать при помощи мысли и прочее.
Несмотря на то, что всего один электрод, предназначенный для снятия сигнала со лба (хотя это совсем не интересная для психофизиологов зона), в лабе МГУ мне показали, как легко его можно «воткнуть» в распиаренную зону P300.
Стоимость в Москве — 12700 руб
Есть в наличии в хакспейсе «Нейрон», можно приходить и тестировать, предварительно позвонив.
Вот, например, очередной юноша спаял руку терминатора 
Источник
А вот этот умелец, будучи 17-летним, спаял еще одну руку терминатора и устроился на работу в NASA
Necomimi кошачьи ушки (используется чип NeuroSky)
Попадание в культурные коды няшных японцев. Вай-эффект на выставках и шоу гарантирован. Да и анимэ-сообщество в восторге. Отличный пример успешной сегментации нейроинтерфесов. Правило 34. 
Цена в России — 5600 руб
Shippo brain controlled tail (используется чип NeuroSky) 
neurogadget.com/2012/09/22/meet-the-next-necomimi-a-fluffy-tail-that-wags-with-your-mood-and-shares-your-location/4860
Bo-shippo — a hat with brain controlled tail
Там где уши, там и хвост. Отличная метафора — «держи хвост трубой».
Brainwave Zen Lamp (используется гарнитура NeuroSky MindWave)
Отличная штука, которая дает биофидбэк, не используя монитора компа. Первая ласточка к дружбе умного дома и нейроинтерфейсов. 
Puzzlebox Orbit: Brain-Controlled Helicopter
От вертолетиков все в восторге. А от вертолетика, который взлетает от сигнала мозга — тем более. Отличнейшая штука для презентаций, мероприятий и шоу. Ну или для совсем продвинутых родителей. Когда я принес этот вертолетик в хакспейс, работоспособность на час исчезла полностью — все «мерились мозгами». Плюс отличный кейс DIY проекта на KickStarter и хитрое техническое решение передачи управляющего сигнала через аудиовход. 
Обзор на geektimes
OpenBCI
Цена — $449 or $799
Производитель — OpenBCI project
Электроды — 8 или 16
DARPA сказала, хакеры сделали. Расчет на то, что тысячи нейро-стивджобсов в своих гаражах спаяют next big thing. 
Muse
Цена — $299
Производитель — InteraXon
Электроды — 4
Стоимость в Москве — 20 000 руб
Melon Headband
Цена — $149
Производитель — Melon
Электроды — 4
BrainLink 
Emotiv Insight
Цена — $299
Производитель — Emotiv Lifescience
Электроды — 5
Видео с TechCrunch
Aurora Dream Headband
«Повязка» на голову, которая подаёт светозвуковые сигналы в фазу БДГ-сна, что позволит, по заявлению разработчиков, достичь осознанных сновидений.
Цена — $199
Производитель — iwinks
Электроды — 1
Kokoon EEG headphones
Проект призван улучшить сон пользователя.
Приложение может регулировать как громкость, так и эквалайзер по мере необходимости, что поможет вам заснуть, а также приложение умеет блокировать возможные волнения во время сна. А когда приблизится время вставать, оно подберет нужный момент в вашем сне для пробуждения.
Цена — $130-$180 по предзаказу, в магазинах — $300
Электроды — 17(?)
Страница на KickStarter
DARPA говорит — делай сам
(Кстати, за Хабром тоже следят, и всем, кто связан с нейроинтерфейсами, в личку приходят предложения о сотрудничестве.)
Источник
Нейроинтерфейсы — наше будущие
В наше время очень немногие людей знают о такой технологии как Нейрокомпьютерные интерфейсы, несмотря на её огромный потенциал. В основном это связанно с недостаточным её развитием, функционалом и высокой стоимостью самих устройств. Тем не менее, Крупные технические компании уже давно занимаются в решение этих проблем, а научные институты модернизируют эту технологию. Уровень современных технологий позволяет, надеется что уже в недалёком будущем нейроинтерфесты станут такими какими их изображают в фантастических произведениях, и будут также популярнее как смартфоны сейчас. Поэтому предлагаю ознакомиться с тем, что в скором будущем станет частью нашей повседневной жизни.
Интерфейс мозг-компьютер или нейроинтерфейс — это комплекс средств, предназначенный для обмена информацией между мозгом и внешним устройством. То есть в идеале нейроинтерфейсы позволят управлять техникой одной силой мысли или передавать напрямую в мозг звуки, изображения, и даже знания, но на практике данная технология ещё не настолько развита и не может раскрыть все свои, предполагаемые определением возможности. Например, Нейроинтерфейсы разделяют на однонаправленные и двунаправленные, первые или принимают сигналы от мозга, или посылают их ему, вторые могут посылать и принимать сигналы одновременно. Но на данный момент можно используются только однонаправленные.
Чтобы понять, как работает нейроинтерфейс нужно знать, что мозг отвечает за множество вещей. Он обрабатывает входящие сенсорные стимулы, например — звук, запах, вкус, управляет жизнедеятельностью и движениями тела. Он так же отвечает за мышление, память, эмоции и тому подобное. Примечательно, что эти мощные, но изысканно тонкие способности возникают в результате электрических и химических взаимодействий между примерно 100 миллиардов клеток, из которых состоит наш мозг. Каждое такое взаимодействие отражаются в регистрируемой активности мозга, а нейроинтерфейс регистрируют эту активность в различных областях головного мозга и переводят её в команды управления внешним устройством или наоборот переводят внешние команды в электрическую активность головного мозга.
Переводчиком и одновременной анализатором информации в нейроинтерфейсе всегда выступает компьютер со специализированной программой. Все мозги каждого человека имеют общие анатомические схемы и синоптические взаимодействия, но точный образец связей и взаимодействий сильно различается от человека к человек, поэтому программа должна уметь подстраиваться под особенности мозга каждого пользователя
Нейроинтерфейсы различаются по типу:
· Инвазивные. Датчики помещаются непосредственно в кору головного мозга.
· Полуинвазивные. Датчики помещаются на открытую поверхность мозга.
· Неинвазивные. Датчики помещаются на голову.
Неинвазивные интерфейсы удобны для рядового пользователя и не требуют хирургического вмешательства для использования, в то время как инвазивные и полуинвазивные имеют большую точность улавливания активности мозга. Более точные характеристики в основном зависят от используемой технологии регистрирования и стимуляции мозговой активности.
В современных интерфейсах активность головного мозга регистрируют с помощью электроэнцефалограмм(ЭЭГ), магнитоэнцефалограмм(МЭГ), ближней инфракрасной спектроскопии(NIRS). Чаще всего используют именно Электроэнцефалографию(ЭЭГ), которая обычно используется в больницах для обследования работы мозга пациента. Её суть в том чтобы с помощью электродов(электрических проводников) регистрировать электрическую активность нервных клеток, а инвазивные и полуинвазивные могут быть способные как регистрировать, так и стимулировать электрическую активность мозга.
Несмотря на ограниченность технологии, В последние несколько десятилетий подобные системы нашли как клиническое, так и исследовательское применение. В медицине его используют, для изучения работы мозга, реабилитации инвалидов с различными моторными нарушениями и создании протезов которые смогут использовать даже полностью парализованные люди.
История интерфейсов насчитывает более ста лет. В 1875 году Ричард Кэтон обнаружил электрические сигналы на поверхности мозга животного, а в 1929 году Ханс Бергер опубликовал результаты опытов с ЭЭГ и установил способность мозга для электрической сигнализации.
Первым нейроинтерфейсом можно считать Stimoceiver — электродное устройство, которое может управляться по беспроводной сети с помощью FM-радио. В 1950-е годы Хосе Дельгадо, нейрохирург в Йельском университете, испытал его в мозге быка, и впервые изменил направление движения животного с помощью нейрокомпьютерного интерфейса.
В 1960-е годы нейрофизиолог Грей Уолтер, используя электроды на коже головы человека, зарегистрировал возбуждения от движения большого пальца человека.
Первые интерфейсы, упоминаемые в научной литературе, были разработаны в 1972–1977 годах научной группой Калифорнийского университета. В экспериментах участвовали добровольцы, на головах которых в затылочной и теменной области размещали пять электродов, а затем обрабатывали получаемые сигналы. В тех работах авторы анализировали особенности структуры сигналов ЭЭГ, возникающие во время предъявления человеку разных изображений, так называемые зрительные вызванные потенциалы. Но это были самые первые попытки.
В 1972 году был создан кохлеарный имплант — первый нейропротез позволяющий глухим людям слышать. В 1998 году Филип Кеннеди внедрил первый нейроинтерфейс в обследуемого человека. Им был художник и музыкант Джонни Рей. Думая или представляя движения рук, Рей управлял курсором на экране компьютера. В 1999 году группа Яна Дэна из Университета Калифорнии расшифровала сигналы зрительной системы кошки и воспроизвела изображения, воспринимаемые её мозгом. К 2000 году группа Николелиса создала НКИ, воспроизводящий движения обезьяны во время манипуляций джойстиком. В июне 2004 года первый «человек-киборг» Мэтью Нэйгл получил полнофункциональный нейроимплант с нейроинтерфейсом от Cyberkinetics Inc. В России с 2009 года в рамках проекта NeuroG разрабатываются алгоритмы распознавания зрительных образов человеком. В 2011 году в Политехническом музее Москвы проектом NeuroG была проведена демонстрация распознавания воображаемых образов.
В 2012 году участница эксперимента, организованного проектом BrainGate, смогла мысленно управлять искусственной рукой, взять ею предмет, поднести к себе и поставить обратно. В 2017 году ученые BrainGate разработали нейроинтерфейс, способный легко адаптироваться к быстрому и точному управлению протезом.
В 2019 владелец компании Neuralink, занимающейся разработкой нейроинтерфейсов, Илон Маск показал прототип нейроинтерфейса, в котором вместо традиционного квадратного чипа, электроды разделены на 96 гибких нитей, суммарно несущих 3072 отдельных канала, способных как регистрировать, так и стимулировать электрическую активность мозга. В этом устройстве также была решена проблема отмирания нервных клеток в месте контакта с электродами.
В 2020 году инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета разработали первую в России платформу для создания нейротренажеров и нейроинтерфейсов, которая включает в себя гарнитуру, которая замеряет, сигналы активности головного мозга и позволит пользователям обучаться разработке систем управления роботами с помощью сигналов мозга.
Как видно на сегодняшний день, нейроинтерфейсы находятся на старте своих возможностей.
На пути к созданию «идеального» нейроинтерфейса, который сможет с высокой точностью передавать и переводить информацию между мозгом и компьютером, а также будет имеет множество сфер использования и огромное распространение среди населения, стоит несколько препятствий. В основном эти препятствия представляют собой ряд современных технических, этических и юридических ограничений.
Если ещё с десяток лет назад интерфейса мозг-компьютер было множество технических недочётов вроде: отмирания нервных клеток в месте контакта с электродами или проблема энергообеспечения, то сейчас осталось 2 основные проблемы: неточность измерения и сложности перевода.
В неинвазивных нейроинтерфейсах — череп, кожа и остальные слои, отделяющие нервные клетки от электродов искажают информацию о сигнале. Инвазивные и полуинвазивные гораздо точнее, и точность в них в основном зависит в основном от конструкции, материалов, правильности установки, но даже они не дают 100% точности.
Для того чтобы перевести электрическую активность в понятные команды программа должна уметь: отделить нужные ей сигналы и очистить их от фоновых шумов, подстраиваться под особенности мозга человека и с высокой точностью переводить любую информацию. Схема работы мозга слишком сложна для наших аналитических и вычислительных возможностей, поэтому на данный момент реализовать такое слишком сложно.
Препятствиями для распространения станут также предвзятость людей из-за опасностей использования нейроинтерфейсов или просто из-за их непривычности. Как минимум первое время мало кто захочет вживлять себе в голову инвазивный НКИ, несмотря на его явное превосходство над неинвозивными.
Уже сейчас крупные корпорации владеют нашей личной информацией, а с распространением нейроинтерфейс смогут буквально читать наши мысли, это мало кому понравится, но это не самое страшное. Страшно то, что с помощью поздних версий интерфейса мозг-компьютер при необходимости можно будет менять личность человека или полностью перехватить контроль над его телом. Какой бы высокой не была защита от взлома и защита Конфиденциальных данных, любую защиту можно взломать. Не все смогут смериться даже с простой возможностью такого исхода. Тем не менее это прогресс, а его не остановить.
Мы уже выяснили, на что Интерфейс мозг-компьютер способен сейчас, но главная важность технологии заключается в том, что он сможет в будущем, где будет использоваться и когда уже настанет это «будущие».
Самое простое, что сможет сделать нейроинтерфейс это стать универсальным устройством управления техникой и ввода информации. Зачем нужны какие-то сложные устройства управления, когда ты одинаково легко можешь включить чайник или управлять строительным краном одной лишь силой мысли? Или зачем печатать текст на клавиатуре или рисовать картину рукой, если их можно просто представить, и они появиться на экране?
Технология также сильно упростит диагностику, лечение и реабилитацию болезней связанных с мозгом, а совсем тяжёлых случаях, даже перезаписывать личность человека на другой носитель. Будет ли это тот же человек или всего лишь его копия это вопрос уже философии.
Так же произойдёт скачок в образовании. Нейроинтерфейс сможет передавать информацию непосредственно в нейроны, отвечающие за память, тем самым сокращая процесс обучения в сотни раз.
Так же большое развитие получит индустрия развлечений, которая растет уже давно и не собирается останавливаться. Можно будет переживать те же эмоции что и герои фильмов, а то и весь спектр ощущений или даже самому управлять героем в играх. Причём ощущения, передаваемые нейроинтерфейсом, смогут выходить за рамки привычных, людям ощущений. Как на одном из своих интервью заявил глава компания-разработчик компьютерных игр Valve, Гейб Ньюэл :
«Мы привыкли смотреть на мир при помощи глаз, но природа создала их далеко не самым совершенным образом, не заботясь о надёжности и ремонтопригодности. Поэтому если что-то сломается, качественно починить их уже не получится. С эволюционной точки зрения это оправданно, но совсем не соответствует запросам потребителя. Качество визуальной составляющей, которую мы сможем создать, выйдет за пределы норм реального мира, и «как в жизни» перестанет быть мерилом качества графики. Реальный мир покажется плоским, блёклым и размытым в сравнении с тем, что можно создавать в человеческом мозге».
Нейроинтерфейс сможет не давать улучшенные ощущения, а в принципе улучшать работу мозга и дополнять его, выводя человека на новый уровень развития. На презентации нейроинтерфейса от Neuralink в 2019, Илон Маск заявил: «Мы сможем превзойти мощности человеческого мозга уже к 2030 году»
И это лишь несколько примеров использования нейроинтерфейса, на самом деле сфер применения нейроинтерфейсов больше чем мы можем себе представить.
Надеждам на то, что технология достигнет таких высот, способствует то, что появляется все больше проектов, разработок, научных исследований в этой сфере, исследовательских групп и коммерческих компаний, в том числе крупных, которые занимаются разработкой и развитием нейроинтерфейсов.
Одних только исследовательских групп больше сотни.
Самые крупные компании в этой области Neuralink, Mind Technologies, Covidien, Compumedics, Natus Medical, Nihon Kohden, Integra Life Sciences, CAS Medical Systems и Advanced Brain Monitoring. Даже такие крупные фирмы как Nissan и Facebook уже давно заявили о своих намерениях создания нейроинтерфейсов.
По оценкам на 2017 год, расходы коммерческих предприятий на нейротехнологии уже составляли 100 миллионов долларов США в год и продолжали быстро расти.
Согласно анализу Grand View Research, объем глобального рынка компьютерных интерфейсов к 2027 году достигнет 3,7 млрд. долларов США
Привлечение таких ресурсов сильно способствует развитию технологии, и лишний раз убеждает, что нейроинтерфейсы приближаются с невероятной скоростью и люди должны быть готовы их встречать.
Хотя сейчас нельзя точно предсказать, когда именно нейроинтерфейсы получать широкое распространение и уж тем более, когда смогут раскрыть весь свой потенциал. Тем не менее, можно точно сказать, что чем больше людей заинтересуются этой технологией, тем короче будет этот срок.
В результате всей полученной информации можно сделать простой вывод – нейроинтерфейс это удивительная технология, о которой люди мечтали со времён появления первого компьютера, но подобрались к её реализации мы только сейчас и она уже показывает фантастические результаты. Если позволить нейроинтерфейсу раскрыть все свои возможности, то ими будут пользоваться если не все, то большинство, при этом изменениям подвергнутся все сферы жизни общества. Вплоть до того что человек сможет ступить на следующую степень эволюции, слив своё сознание с компьютером. Хотя точно никому неизвестно произойдёт это через 5 лет или через 50 лет, к такого рода изменениям стоит морально подготовится и знать хотя бы примерный принцип работы, чтобы, когда придёт время не остаться позади всех.
Справедливости ради, всё же стоит сказать, что даже несмотря на все благоприятные условия развития нейроинтерфейсов вероятность того что они достигнут таких высот довольно высока, но не равна 100%. Всегда есть шанс на непредвиденные обстоятельства. Например, исследователи и инженеры не смогут преодолеть существующие сложности в реализации, из-за чего технология перестанет развиваться или если устройство будет слишком дороги для широкого использования. И всё же учитывая все факторы вероятность такого исхода очень маловероятна, максимум разработка затянется на пару десятков лет. Так что нам только и остаётся, что ждать или самим сделать свой вклад в разработку и распространение этого технологического чуда.
Источник