Что такое нейропилотирование и зачем его изучать

В Центре развития одаренных детей на физико-математическом потоке 3/46 стартовали первые занятия для калининградских школьников в лаборатории нейропилотирования и робототехники. О том, как управлять роботами «силой мысли», где применяются нейротехнологии сегодня и какие профессии будущего открывает возможность передачи мозговых импульсов на виртуальные и физические объекты, а также, чему учат школьников в новой лаборатории ЦРОД, вы узнаете из нашего материала.

3

Для начала давайте разберемся, что вообще такое нейропилотирование, зачем оно нужно и почему сегодня это стало своеобразным трендом.

Нейропилотирование – это осовремененное слово, обозначающее движение чего-то благодаря силе мысли. И в данном случае это не магия, а современные технологии, основанные на том, что мысли – это импульс. Этим импульсом можно управлять физическим (реально существующим) или виртуальным (компьютерным, с использованием средств дополненной реальности) объектами.

Важно, что уже в обозримом будущем нейропилотирование – это целая отрасль и индустрия, которая позволит человеку управлять различными объектами под водой, на земле, в воздухе и даже в космосе «силой мысли» по средствам передачи мозговых импульсов на нейроинтерфейс. Но обо всем по порядку.

Беспилотные транспортные средства

1Вы наверняка знаете, что сегодня во множестве научных институтов мира, глобальных корпорациях (в частности, таких как Google, Intel, Amazon) занимаются созданием беспилотных транспортных средств (в частности, автомобилей и квадракоптеров). Вопрос, как ими управлять, какой метод наиболее безопасен и эффективен, стоит сегодня очень остро. Одним из способов управления такими беспилотными аппаратами как раз является нейропилотирование.

Конечно, мечту многих об управлении транспортными средствами с помощью мозговых импульсов не разделяют скептики. Они утверждают, что автоматизированный способ управления беспилотными «машинами» куда более перспективен.

«Компьютер» в экстренных для человека ситуациях выберет верный алгоритм решения гораздо быстрее человеческого мозга, который при этом должен еще успеть направить нужную команду (задать верное состояние на выполнение действия) через специальный нейроинтерфейс», – считают скептики.

kinopoisk.ru

kinopoisk.ru

Аватар становится реальностью

Вы только представьте возможности управления любым объектом с помощью нейроинтерфейса. В памяти моментально всплывает нашумевший фильм «Аватар». Несмотря на немощное тело, главный герой киноленты Джейк Салли — бывший морской пехотинец, прикованный к инвалидному креслу — в душе по-прежнему остается воином. Он получает задание совершить путешествие в несколько световых лет к базе землян на планете Пандора, где корпорации добывают редкий минерал, имеющий огромное значение для выхода Земли из энергетического кризиса. Вспомнили? А теперь задумайтесь: фактически фильм является экранизацией работы нейротехнологий и нейропилотирования. Ведь Джейк передает свои мозговые импульсы специальному аппарату – аватару – в прямом и переносном смысле управляет им силой мысли, перемещаясь в пространстве и времени на планете Пандора.

Нейротехнологии в медицине

Кроме того, прорыва в нейротехнологиях уже очень ждут (и, кажется, дождались) в медицине. Ведь с помощью таких технологий можно будет восстановить движение некогда утерянных конечностей. Кстати, первый пример такого успешного применения нейротехнологий уже имеется. В апреле 2016 года специалисты из университета штата Огайо объявили, что с помощью мозгового импланта им удалось восстановить частичный контроль над кистью правой руки парализованного человека. Для лечения ученые применили экспериментальную кибернетическую технологию: имплантированный в мозг чип напрямую по проводам посылает сигналы мускулам, в обход спинного мозга. Это первый в истории медицины случай восстановления контроля над кистью у пациента с квадриплегией.

Обучение школьников нейропилотированию

Понятно, что чтобы создавать нейротехнологии, сначала нужно узнать механизм работы мозга и как его можно внедрить в управление виртуальными или же физическими объектами. Получить начальные знания в этом вопросе калининградским школьникам помогают занятия в лаборатории нейропилотирования и робототехники, стартовавшие впервые в учебном году на потоке 3/46 Центра развития одаренных детей.

На потоке предусмотрены два соответствующих этому направлению образовательных модуля, ведут которые преподаватели Института живых систем БФУ им. И. Канта.

4

Так, на учебных парах модуля «Нейропилотирование в робототехнике» школьники сначала изучают теоретические основы нейроуправления, а затем с помощью специальных шлемов и компьютерной программы учатся посылать импульсы мозга, которые управляют виртуальными или физическими объектами (роботами).

Обычно объектом управляют двое: непосредственно нейропилот и оператор, который помогает ему настроиться на «нужный лад». Ведь, чтобы «силой мысли» переместить объект в пространстве, нейропилот должен уметь разделять как минимум четыре состояния. При этом зачастую глаза его закрыты. Но на помощь к нему всегда придет напарник-оператор, который в нужный момент подскажет направление движения или же просто настроит на нужный лад, поможет выделить необходимое состояние.

«Вообще методик для обучения распределения состояний, от которых как раз и зависит направление движения управляемого объекта, достаточно много. Я советую ребятам читать книги задом наперед и сверху вниз. Например, когда мы впервые начали заниматься со школьниками нейропилотированием (на Летней физико-математической школе в ЦРОД – прим. ред.), для разделения состояний отлично подошла книжка «Два капитана». На потоке 3/46 наша «карманная» книга – желтая методичка потока. Мы, кстати, делаем с ребятами проект, который аккумулирует все известные на данный момент методики распределения состояний, а также представим наши, авторские», – рассказала преподаватель модуля «Нейропилотирование в робототехнике» Елена Ясинская.

2

Первоочередная задача ребят – научиться выводить рыцаря из виртуального лабиринта. Быстрее всех с этой задачей на потоке справился Макар Сушков, «силой мысли» вызволивший героя компьютерной игры за 2 минуты 47 секунд.

Правда преподаватель модуля Елена Ясинская отмечает, что скорость здесь вовсе не главное. На профессиональных соревнованиях Junior Skills цель конкурса в компетенции «Нейропилотирование» – выход из лабиринта без привязки ко времени.

Таким образом, на модуле «Нейропилотирование в робототехнике» школьники учатся управлять объектами, тогда как на занятиях «Программирование в нейропилотировании» под руководством Виталия Петрова ребята занимаются созданием нейроинтерфейсов – специализированных программ, передающих мозговые импульсы на объекты.

5

Интерфейс на занятиях ребята пишут на языке программирования Python, который обладает рядом преимуществ. В частности, он прост в изучении и поэтому отлично подходит для обучения новичков. Этот язык с легкостью можно применять в любых целях: как для написания небольших скриптов, так и создания полноценных приложений, от веб-программирования до разработки игр. Кроме того, Python кросс-платформенный, широко используется во многих серьезных проектах: поисковике Google, сервисе YouTube, фреймворке Google App Engine. И, наконец, этот язык считается отличным выбором для наработок в сфере Искусственного Интеллекта.

Подробнее о достоинстве языка Python тут.

Таким образом, задача ребят на занятиях по программированию в нейропилотировании – написать программу, которая бы синхронизировала мозг – компьютерный интерфейс с компьютером и роботом.

«Сегодня не вызывает никаких сомнений, что в обозримом будущем нейропилотирование войдет в те сферы, где сейчас используется обычное управление. Будет виртуальная реальность, пилоты самолетов, водители автомобилей будут управлять машинами с помощью нейропилотирования. Эта технология позволит в разы сократить время между принятием решения и его исполнением, свести его практически к скорости реакции. Поскольку это новая профессия, мы решили начинать преподавать детям, которые могут это применить на практике и хорошо это освоят. Когда школьники вырастут, возможно, эти технологии уже будут применять», – отметил директор ЦРОД Сергей Гоман.

Напомним, на создание лаборатории нейропилотирования и робототехники Центр развития одаренных детей получил грант в форме субсидий из федерального бюджета в рамках реализации федеральной целевой программы развития образования на 2016-2020 годы по мероприятию «Обновление содержания и технологий дополнительного образования и воспитания детей». Проект ЦРОД направлен на создание и реализацию инновационной образовательной среды, формирующей информационно-технические компетенции у одаренных и высокомотивированных детей. В рамках реализации проекта ведется закупка оборудования, разрабатываются авторские рабочие программы, методические материалы, а также рекомендации для педагогов и обучающихся. Кроме того, планируется, что летом 2017 года на базе ЦРОД будет проведен образовательный форум по нейропилотированию и робототехнике.

Фото /  Видео ЦРОД: Валерия Пасечнюк