В 2023 году тема нейроинтерфейсов — устройств, которые считывают сигналы напрямую с мозга (или передают в него), минуя органы чувств, — получила очередной импульс к развитию. В конце мая американская Neuralink, специализирующаяся на создании мозговых имплантов, заявила о получении разрешения от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) на проведение первого в истории клинического испытания на людях. Во многом внимание мировой общественности к этому событию было обусловлено тем, что Neuralink — это проект Илона Маска, а он успел приучить всех к тому, что он визионер, создающий смыслы.
Как бы то ни было, за плечами исследователей всех стран уже десятилетия изучения мозговой активности — первые опыты в этой сфере проводились еще в середине прошлого века. Несмотря на это, даже сейчас область нейрогаджетов находится на очень ранней стадии развития, говорит основатель проекта Brainstorm Тимофей Глинин: «Первые ожидания волшебного взлета и повсеместного применения не оправдались — люди не были готовы регулярно использовать нейрогаджеты в обычной жизни».
Под нейроинтерфейсами традиционно понимают системы, способные регистрировать активность мозга, как правило, электрическую, и превращать эти сигналы в команды для исполнительного устройства, объясняет доктор компьютерных наук, руководитель научной группы «Нейроинтерфейсы» Института AIRI и директор Центр биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ Алексей Осадчий. «Это делается при помощи математических алгоритмов, — говорит он. — Чаще всего ученые используют методы машинного обучения. В таком понимании основное применение нейроинтерфейсов всегда подразумевает их использование для задач восстановления различных функций организма человека». Наиболее стремительное развитие нейроинтерфейсы получают в медицине, согласен директор АНО «Лаборатория «Сенсор-Тех» Денис Кулешов. Существует ряд заболеваний, при которых человеку может помочь только прямая связь с мозгом, замечает он: «Например, если человек парализован, есть медицинские изделия, которые позволяют пациенту силой мысли переместить курсор на экране, напечатать какое-то слово или попросить помощи».
Впрочем, медициной, где уже есть признанные мировым сообществом успехи в использовании устройств «мозг-компьютер» (или BCI, brain-computer interface), их применение не ограничивается. Ученые и разработчики объединяются в команды и проекты с тем, чтобы сделать такие технологии доступными массовому пользователю и вывести нейротех за рамки лабораторий. Одним из таких проектов является российская Neiry, которая как раз запустила массовые продажи своих нейроинтерфейсов Mind Tracker в России и в мире, рассказали Forbes в компании. «Нейроинтерфейсы — это сквозная технология в рамках четвертой промышленной революции. Они будут встроены везде и у каждого, в каждом доме, и это неминуемо, — безапелляционно заявляет CEO Neiry Александр Панов. — Потому что эти технологии помогают повысить эффективность взаимодействия человека и компьютера».
Forbes опросил экспертов и участников рынка, в каких еще сферах, помимо медицины, возможно применение нейроинтерфейсов, каким они видят их коммерческий потенциал и будущее и в чем особенности развития этой сферы.
Классификация проникновения
Существуют разные способы реализации этой технологии: инвазивные / частично инвазивные и неинвазивные. Первый вариант подразумевает погружение чипа на поверхность коры головного мозга или вглубь органа, где идет непосредственный контакт с корой, которая генерирует различные сигналы, например, зрительный. Как раз по этому пути идет компания Илона Маска Neuralink. «Однако инвазивная технология сопряжена с определенными рисками для здоровья человека, потому что прямой контакт с мозгом подразумевает проведение хирургической операции. Именно поэтому так сложно получить разрешение на работу с пациентами — слишком много неопределенностей, которые могут привести к нехорошему исходу», — объяснял ранее Forbes исполнительный директор QLU (спин-офф Российского квантового центра) Максим Острась.
Более того, в использовании вживляемых чипов есть еще одна проблема, указывает эксперт: мозг со временем пытается «избавиться» от инородных объектов с помощью глиальной ткани, которая ослабляет возможности чипов передавать электрические сигналы. Поэтому в рамках этого метода нужно еще большее внимание уделять разработке и использованию биосовместимых материалов.
Неинвазивные методы не подразумевают хирургической операции: прибор крепится к голове человека и считывает все сигналы снаружи. Впрочем, по словам экспертов, еще нужно повышать чувствительность и точность таких гаджетов для улучшения их работы.
Новые возможности
Согласно отчету Grand View Research, в 2021 году объем мирового рынка нейрокомпьютерных интерфейсов оценивался в $1,52 млрд c ожидаемым темпом роста в 17%. Ключевыми факторами роста рынка является растущая распространенность нейропротезных состояний, увеличивающееся количество пожилых людей и быстрое развитие технологий, облегчающих общение и передвижение паралитических пациентов. К 2027 году рынок нейротеха может приблизиться к показателю $22 млрд, прогнозирует The Business Research Company. По прогнозам Всемирной организации здравоохранения, к 2030 году около 82 млн человек будут страдать деменцией, а к 2050 году это число достигнет 152 млн. Это показывает потенциальный спрос на BCI в ближайшие годы, считает Максим Острась.
В России и мире исследования мозга «имеют положительную динамику», констатирует руководитель отдела разработки «Нейроботикс» Дмитрий Конышев. По его мнению, это связано с переходом в постиндустриальный уклад, где требуются прежде всего результаты ментальной работы, с интенсификацией производства и потребления информации, как следствие — использованием мозга. «Отсюда повышенная нагрузка на мозг и развитие широкого ряда психоэмоциональных проблем. Способствуют этому также развитие компьютерной техники и алгоритмов обработки и удешевление производства электронных компонентов», — говорит Конышев. «В последние годы технологии стали позволять делать миниатюрные функциональные импланты, которые могут жить в головном мозге очень долго. Электроника и микрочипы сейчас становятся все более производительными, требуют все меньше энергии, но делают больше вычислений в секунду. Еще 10–15 лет назад у ученых не было доступа к материалам к технологиям, какие мы имеем сейчас, теперь у нас подходящие возможности», — рассуждает Кулешов.
«Интерес к нейроинтерфейсам растет, и я бы говорила в целом о применении нейротехнологий в медицине, образовании, производстве, развлечениях, услугах, да и в повседневной жизни», — перечисляет гендиректор и основатель компаний «Нейрочат» и «Нейротренд», нейрофизиолог и экономист Наталия Галкина. В первую очередь эти технологии расширяют человеческие возможности за счет слияния технологического с биологическим. Уже сегодня с помощью нейростимуляторов, по ее словам, подавляют хронические болевые синдромы, купируют приступы эпилепсии, уменьшают мышечную дистонию. «Интерфейсы «мозг-компьютер» с биологической обратной связью (БОС) и технологиями виртуальной и дополненной реальности применяют в восстановлении утраченных функций, например после инсульта. Бионическое протезирование рук и ног делают пациента физически неотличимым от здоровых людей. Простые упражнения, как выбор букв или символов силой мысленного намерения, с использованием нейрокоммуникатора помогут научиться управлять своим мозгом, улучшат концентрацию и внимание, укрепят память и в целом когнитивное здоровье», — говорит Галкина.
Если же говорить о применении в мире здоровых людей, то это нейроуправление как новый способ взаимодействия человека с окружающим цифровым миром, продолжает Наталия Галкина: команды компьютеру отдаются без использования речи, движений и устройств ввода информации, а напрямую с помощью декодирования импульсов головного мозга. Нейроуправление может применяться в компьютерных играх, развлекательном контенте, для решения различных задач в сфере промышленности («третья рука») и безопасности производства, для повышения личной эффективности, утверждает эксперт.
«Если в клинической сфере применение нейроинтерфейсов относительно стабилизировалось (например, управление внешними устройствами или автоматизированная нейростимуляция), то в области повседневного использования эти сквозные технологии пока еще только ищут точки своего приложения», — говорит доктор наук, нейрофизиолог, бывший научный руководитель сотрудников Neuralink и нынешний советник Neiry Михаил Лебедев. По мнению Тимофея Глинина, уровень современной нейробиологии вполне позволяет создать нейрогаджет, который будет полезен практически для любой когнитивной функции. «Это может быть обучение новому навыку или иностранному языку, повышение эффективности рабочего процесса, умение расслабиться после работы или побороть негативные мысли», — размышляет он.
Быстрый темп жизни, борьба за ресурсы внимания формируют запрос на то, чтобы человек мог, зная свое состояние, эффективно распределить ресурсы: например, не заниматься важными задачами, находясь в состоянии стресса, когда не всегда возможно принять взвешенное решение и т. д., продолжает Лебедев. «Использование не только данных сердечного ритма или дыхания, но и данных мозговой активности выводит такой мониторинг на новый уровень», — резюмирует он.
Фитнес-браслет для мозга
Это уже пятая итерация продукта, рассказывает о Mind Tracker Александр Панов, основатель Neiry, появившейся как лаборатория перспективных разработок при геймдев-компании: «Изначально мы фокусировались на разработке новых методов управления и адаптации игр под пользователя, но поняли, что это можно использовать гораздо шире, чем в играх». Первый коммерческий продукт в Neiry создали в 2020 году, в самый разгар пандемии COVID-19, — автономный VR-шлем со встроенным нейроусилителем и образовательным VR-квизом с нейроуправлением. Продукт использовался вместе с собственной веб-платформой для создания нового контента и назначения его пользователям (школьникам, студентам и всем желающим). Пользователи могли выбирать варианты ответа и предметы в VR «силой мысли».
Идея заниматься нейротехнологиями появилась после анализа обратной связи от пользователей, в результате нейротех-лаборатория превратилась в обособленный бизнес. «Сегодня в команде много людей с большим опытом работы с медицинской техникой, который мы применили в наших потребительских девайсах: это 40 специалистов в области нейротехнологий, разработки ПО, аналитики, маркетинга и управления проектами», — говорит руководитель Neiry, привлекшей инвестиции в размере 541 млн рублей от фонда Национальной технологической инициативы и частных инвесторов. Стартап оценили в 2,4 млрд рублей.
Mind Tracker позиционируется как продукт для массового потребителя, он представлен в двух форм-факторах — повязка на голову и беспроводные наушники. Электроды считывают электроэнцефалограмму, и с помощью устройства можно получить доступ к данным об активности своего головного мозга в реальном времени. Софт расшифровывает сигнал в понятные метрики, их сейчас более 20: усталость, концентрация, фокус, стресс, состояние потока, когнитивная загруженность мозга и т.д. На основе этих данных пользователи могут управлять своей загрузкой, продуктивностью и лучше справляться со стрессом. «Это как фитнес-браслет, только для мозга, — говорит Панов. — Миллионы носят фитнес-трекеры, но они не показывают самого интересного — того, что происходит у нас в голове». Он напоминает, что недавно Apple запатентовала наушники со встроенными ЭЭГ-электродами, а LG
выпустили свои наушники с электродами в продажу на южнокорейском рынке.
Mind Tracker определит индивидуальные для каждого пользователя интервалы «работа-отдых»: кому-то нужно делать перерывы каждые 40 минут, а у других мозг устает после 15 минут работы над одной задачей — трекер подскажет, когда нужно сделать паузу и в течение какого времени мозг полностью перезагрузится. В результате человек научится определять свой оптимальный рабочий ритм, максимальную продуктивность, будет меньше уставать и вовремя разгружать свой мозг, заверяют в Neiry.
В ноябре 2022 года проект сообщил об открытии предзаказа на Mind Tracker и за полгода закрытых продаж продал повязок и наушников на $300 000 в 19 странах. «Больше всего интереса и продаж в России, большая часть маркетинга направлена на русскоговорящую аудиторию. Вслед за Россией идут Бали, Индонезия, там аудитория, которая занимается mindfulness и медитациями, — рассуждает Панов. — Высокую динамику продаж в последнее время демонстрируют рынки США и ОАЭ». Согласно данным исследования, которое Neiry провел с одним из партнеров, российский рынок нейродевайсов потенциально составляет 1,2 млн устройств.
Российские примеры
Neiry — далеко не единственный проект, который занимается в России нейроинтерфейсами. Так, компания «Нейрочат» предлагает первый в мире нейрокоммуникатор потребительского класса, который можно использовать в домашних условиях, говорит Наталия Галкина, добавляя, что идея заключалась в трансфере передовой научной разработки профессора Александра Яковлевича Каплана в лаборатории нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ в реальную жизнь.
Нейрокоммуникатор состоит из беспроводной гарнитуры с датчиками, которые регистрируют изменение биоэлектрической активности мозга, программы, самостоятельно устанавливаемой на домашний компьютер, и интернета. «Он разрабатывался для людей с серьезными ограничениями речи и движений, чтобы вернуть им возможность общения, чтобы человек мог написать небольшой текст, отправить сообщение самостоятельно, — поясняет Галкина. — Конечно, скорость такой коммуникации в пять и более раз медленнее, чем здоровые люди могут печатать на клавиатуре. Но это исключительно вопрос времени и совершенствования технологии».
Другим примером может послужить проект BrainStorm. «В 2016 году я работал в фонде Open Longevity и оценивал потенциал разных технологий для борьбы со старением и продления жизни, — вспоминает основатель проекта, нейробиолог Тимофей Глинин. — Наткнулся на исследования по улучшению когнитивных функций в старости с помощью нейростимуляции, начал разбираться в технологии и понял, что у нее хорошая доказательная база и довольно сильные эффекты, причем она работает даже на здоровых взрослых людях». В России тогда подобные приборы не продавались и не производились, и Глинин решил провести собственное исследование, заказав изготовление пробной версии нейростимулятора у инженеров. Ученый провел испытания, повторил результаты из нескольких научных статей и решил сделать коммерческий продукт, проверив спрос через краудфандинг. «Сейчас у нас целая линейка приборов, некоторые мы делаем под заказ, например, для спортсменов и для немедицинской реабилитации. Но наш главный продукт — нейростимулятор Brainstorm на рынке уже больше семи лет и пользуется стабильным спросом».
Еще один проект — «Нейроботикс» — разрабатывает устройства для улучшения когнитивных способностей, медитации и диагностирования ментальных нарушений с помощью мозговых импульсов. Его основатель, гендиректор и первый разработчик Владимир Конышев занимался разработкой софта и устройств обработки биосигналов человека с середины 1980-х годов. «Работал за рубежом в Японии и США и, вернувшись в 2004-м, основал компанию для реализации нейротехнологий и роботостроения», — рассказывает руководитель отдела разработки «Нейроботикс» Дмитрий Конышев. Флагманский продукт — нейрогарнитура NeuroPlay.
«Сейчас никого не удивляют беспроводные наушники, проводные уже редкость. Технологии Bluetooth поменяла облик всех наушников. Мы считаем, что в будущем все наушники будут оснащены биосенсорами. Это будет следующий стандарт и неотъемлемая часть нашей жизни», — утверждает Панов. «Будущее за изучением мозга и за созданием различных технологий, — согласен Денис Кулешов. — Сейчас у всех есть смартфоны, так же и в будущем огромная часть населения будет иметь в голове нейроимпланты, которые будут как помогать, так и развлекать».
Pro et contra
Проектов и успехов в этом направлении могло бы быть куда больше, если бы они могли решить для себя проблему финансирования. Нужны адекватные финансовые инструменты, то есть венчурное финансирование ранних стадий высокотехнологичных наукоемких инновационных проектов, находящихся на этапе первых продаж, убеждена Галкина. Пример «НейроЧата» показателен, продолжает она: для бизнес-ангелов и акселерации подобные проекты слишком большие, а для фондов прямых инвестиций компании с единичными продажами не представляют интереса, особенно если это новые продукты на зарождающихся рынках будущего.
В России всегда были проблемы с коммерциализацией научных достижений, сетует Глинин: «Это задача венчурного капитала, однако сейчас он фокусируется на проектах с более быстрым возвратом вложенных средств». России не хватает воронки научных инновационных стартапов, продолжает Кулешов: немногие инвесторы готовы вкладываться в DеерТесh-инновации, потому что в стране традиционно не любят долгосрочные проекты. «Если мы говорим про нейроимпланты, то такие технологии требуют 7–10 лет в лучшем случае. Быстрее нигде в мире, никто и никак это сделать не может», — говорит эксперт. Частные инвесторы предпочитают вложения в медицинские нейротехнологии, так как у этого сегмента хорошо определяемый рынок и понятные проблемы клиентов, рассуждает он, добавляя, что для немедицинских нейрогаджетов желательна стратегия выхода на международные рынки, а «с этим у российских проектов сейчас нестабильно».
При этом все опрошенные Forbes эксперты согласны в том, что с точки зрения науки и разработок мы по-прежнему находимся на мировом уровне. «Основной драйвер роста — творческое и интеллектуальное превосходство российских ученых и российской научной нейрофизиологической школы», — считает Наталия Галкина. В России много исследовательских групп в области нейробиологии, продолжает Глинин: «У нас давние традиции применения нейростимуляции в медицине и использования технологий обратной связи в нейробиологии и нейрореабилитации. А все нейротехнологии приходят в бытовую жизнь, как правило, из медицины. Кроме того, регуляторная система в области не такая жесткая, как в Европе». Примечательно, что сейчас во многих учреждениях открываются магистерские программы по нейротехнологиям, замечает Михаил Лебедев: «Популярности нейронаук способствует и поразительное развитие искусственного интеллекта, то есть алгоритмов, которые помогут нам разобраться в нейрональной активности, ее мы и записываем с помощью BCI».
Потенциальный рынок
Как утверждают ученые, с внедрением нейроинтерфейсов наша жизнь сильно преобразится. При этом они сами признают, что большая часть участников рынка производит нишевые продукты, а ключа к массовой аудитории до сих пор никто не нашел. «Даже наши клиенты часто ожидают от технологии большего, — говорит Тимофей Глинин. — Чтобы эффективно применять ее сейчас, вы должны быть немного биохакером, а также быть готовым использовать гаджет систематически, чтобы он приносил пользу. А на такое готовы далеко не все». Если рассматривать развлекательную составляющую нейрогаджетов, то, скорее всего, область получит дополнительный толчок с развитием технологий дополненной реальности, считает эксперт: «Возможно, новый шлем Apple, если он будет пользоваться спросом, раскроет этот потенциал».
Рынок разогревается, говорит Дмитрий Конышев из «Нейроботикс», оценивая его объем в 2 млрд рублей в год — сюда входит как производство и разработка софта, так и реализация БОС-терапии конечным пользователям (нижний ценник одного сеанса — 2000 рублей): «Государственные, военные и федеральные организации, медицинские и реабилитационные центры, психологи, дефектологи и частные пользователи узнают о пользе и простоте БОС-терапии». По его мнению, через пару-тройку лет нейроинтерфейсы станут обычной частью нашей жизни. «Для меня очевидно, что нейротехнологии способны помогать человеку в тех задачах, о которых он сегодня даже не задумывается», — заключает Глинин.
Источник: Forbes.ru