Над созданием нейроинтерфейса «мозг — компьютер» ученые работают уже больше 40 лет, но до последнего времени это были в основном лабораторные решения или достаточно тяжелые больничные установки. Резидент «Сколково» смог создать интерфейс потребительского класса, которым можно пользоваться при помощи обычного домашнего компьютера без поддержки специалиста. Беспроводная гарнитура надевается на голову и позволяет общаться онлайн силой намерения, переводя мысленные усилия в команды для специального программного обеспечения.
«НейроЧат» разрабатывался как инновационная нейрокоммуникационная система для сетевого общения людей, не имеющих возможности говорить и двигаться, — с родными, медицинским персоналом, друзьями. Инсульт, ДЦП, БАС, рассеянный склероз, различные нейротравмы — с такими диагнозами затруднительно, а зачастую просто невозможно поддерживать связь с окружающим миром. С другой стороны, система может быть полезна и здоровым людям, поскольку позволяет совершенствовать когнитивные навыки — внимание, память, скорость реакции.
«Мы руководствовались принципом «помоги больным, потом придешь в мир здоровых». Хотели также дать возможность людям, которые в этом нуждаются, выйти в интернет», — рассказывает создатель и гендиректор компании «НейроЧат» (резидент «Сколково») Наталия Галкина.
Мозг — это интересно
Наталия Галкина с детства интересовалась работой мозга. Биолог и нейрофизиолог по первому образованию, она также получила финансовое образование и долгое время работала в бизнес-консалтинге. В 2013 году Наталия решила сделать первую российскую коммерческую нейромаркетинговую лабораторию. Так появился проект «Нейротренд», который впоследствии получил резидентство «Сколково».
Лаборатория начала проводить исследования, собирая всевозможные данные о реальном неосознаваемом восприятии людьми аудиовизуального контента. На момент запуска в ней было создано сразу пять рабочих мест для параллельных замеров с участием нескольких респондентов. Позже компания разработала собственный аппаратно-программный комплекс «Нейробарометр» для проведения нейрофизиологических исследований, на основании которого была создана сеть нейролабораторий.
Сейчас сеть насчитывает 17 нейролабораторий в 10 городах России. «Нейротренд» не только реализует коммерческие проекты, но и развивает сотрудничество с университетами, госструктурами и корпорациями. «Нейробарометр» позволил компании автоматизировать многие процессы, улучшить нейромаркетинговые исследования и организовать сетевые исследования между разными лабораториями.
В 2016 году команда Наталии Галкиной начала работу над проектом «НейроЧат», который сосредоточился на создании неинвазивного нейроинтерфейса — беспроводной гарнитуры (шапочки) для снятия электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с электродами, которые записывают мозговые волны и переводят их в команды для управления внешним устройством и соответствующего программного обеспечения. Научным руководителем проекта стал Александр Каплан, глава кафедры нейрокомпьютерных интерфейсов биофака МГУ — ученый мирового уровня, посвятивший разработкам в этой области более 30 лет своей жизни.
Строить самолет на лету
Можно сказать, что проект развивался «в полях». Гарнитуру сразу же стали испытывать в реабилитационных центрах и клиниках страны, что позволяло «на ходу» совершенствовать само устройство и ПО, основываясь на отзывах пациентов. Как говорит Наталия Галкина, «строили самолет на лету».
Параллельно шла работа по защите интеллектуальной собственности, получению патентов. На пике в команде работало порядка 70 человек. Большая часть привлекалась на стадии НИОКР, когда проводилась инженерная часть. Разработка финансировалась за счет собственных и привлеченных средств, в том числе ангельских инвестиций и грантов Фонда поддержки проектов НТИ.
В 2018 году компания «НейроЧат» получила статус резидента «Сколково». Инфраструктура центра помогала в продвижении проекта за счет участия в выставках и партнерских мероприятиях. Кроме того, от «Сколково» проект получал компенсации на импорт необходимого оборудования.
В результате «НейроЧат» смог успешно реализовать технологии будущего рынка нейрокоммуникаций и ответить на социальный запрос многих людей не только в России, но и во всем мире. Сегодня систему используют в лечебно-профилактических учреждениях и на дому более чем в 40 регионах страны.
Технологии будущего
Одно из серьезных преимуществ «НейроЧата» — удобство. Гарнитура «Гарант-ЭЭГ» комфортна и предназначена для длительного ношения. Для здоровых людей была разработана специальная версия гарнитуры на твердогелевых электродах, которая быстро надевается и не пачкает голову. Устройство регистрирует нейрофизиологические показатели пользователя, передает данные на компьютер по беспроводному каналу Wi-Fi. Пользователь «нажимает» на нужный ему символ на экране компьютера благодаря сосредоточению на своем намерении и может таким образом самостоятельно набрать текст без помощи рук или голоса. Для более быстрого набора используется Т9.
Алгоритм определения мысленных команд разработан с учетом возможных пониженных характеристик внимания пользователя, мотивационно-эмоциональных установок, учитывает повышенную психическую утомляемость. Уровень надежности успешных попыток «нажать» на задуманный символ составляет в среднем 80−95%, рассказывает Наталия Галкина. Время исполнения мысленного выбора — в среднем 40−50 секунд и зависит от числа объектов на экране. Система мультиязычна: пользователям доступны интерфейсы и виртуальная клавиатура с кириллицей, латинским, казахским и турецким алфавитами.
Сегодня компания начала развивать новое направление — «Мастер НейроЧат», которое заключается во внедрении программы обучения школьников и студентов основам нейроинтерфейсных технологий. Она состоит из АПК «НейроЧат» и методических указаний для самостоятельной работы с нейроинтерфейсом. Модули различаются по сложности, предназначены для разных возрастов и уровней мастерства. В ближайших планах компании — выход на зарубежные рынки. «НейроЧат» уже работает в Казахстане и расширяет сотрудничество со странами региона MENA.