Систему нейроуправления роботами на базе мемристоров создали в Нижнем Новгороде

Нейроуправление роботами на базе мемристоров впервые реализовали в Университете Лобачевского. Разработка может найти применение в робототехнике, БПЛА-пилотировании, медицине и в других областях, сообщили в пресс-службе вуза.


Технология на основе мемристоров позволит усовершенствовать управление робототехническими комплексами с помощью сигналов мозга. Система, разработанная в Учебном дизайн-центре электроники ННГУ им. Н.И. Лобачевского, сделает нейроуправление роботами более быстрым, точным и энергоэффективным.

Разработка может найти применение в робототехнике и медицинских протезах: усовершенствовать взаимодействие пациентов с инвалидными колясками, протезами, экзоскелетами и другими устройствами, управляемыми «силой мысли». Также нейроуправление на мемристорах поможет модернизировать комплексы операторов БПЛА, сделать пилотирование более отзывчивым и надёжным.

«Чем сложнее действие, тем больше сигналов мозга необходимо зарегистрировать и обработать. Благодаря компактному размеру и быстродействию мемристоров для этого не понадобятся дополнительные компьютерные мощности. Нейросигналы можно будет обрабатывать на миниатюрных мобильных вычислителях и передавать их на систему управления с помощью беспроводной связи. Новая электронная компонентная база позволит снизить энергопотребление, а значит, уменьшить вес и размер устройства. Система нейроуправления на мемристорах будет мобильной, компактной, энергоэффективной», – рассказал соавтор разработки, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории мемристорной наноэлектроники ННГУ Сергей Щаников.

Междисциплинарный коллектив Университета Лобачевского в Нижнем Новгороде разработал образец такой системы, где оператор управляет движениями робота с помощью моторного воображения. «Сначала он учится представлять различные действия, при этом сигналы мозга фиксируют и анализируют. Зарегистрированные сигналы мозга поступают для анализа в систему нейроуправления – блок с мемристорным чипом, который может располагаться как на операторе, так и на самом роботе или протезе», – рассказала соавтор разработки, лауреат премии Президента РФ в области науки и инноваций для молодых учёных, профессор кафедры нейротехнологий ННГУ Сусанна Гордлеева.

Сигналы мозга считываются классическим ЭЭГ-шлемом и поступают по вайфай на плату с мемристорным чипом, на котором команда обрабатывается и передаётся роботу. Оператор в процессе может скорректировать свою команду, например, изменить направление движения робота.

«Исследования по нейроуправлению роботехническими комплексами в Университете Лобачевского развиваются уже более 10 лет. Но наша разработка – новый шаг в этом направлении. Мемристоры были использованы в нейроуправлении впервые в России. Важно, что вся электроника, которую мы используем, – это отечественные продукты и технологии. Мемристорные чипы, разработанные нашим коллективом, изготавливают в лаборатории мемристорной наноэлектроники ННГУ совместно с НИИИС – НИИ измерительных систем им. Ю.Е. Седакова», – сообщил заведующий научно-исследовательской лабораторией мемристорной наноэлектроники ННГУ Алексей Михайлов.

В проекте также принимают участие ученые научно-исследовательской лаборатории стохастических мультистабильных систем НОЦ «Физика твердотельных наноструктур», студенты и аспиранты физического факультета ННГУ. Разработка проведена в рамках научной программы Национального центра физики и математики (направление №9 «Искусственный интеллект и большие данные в технических, промышленных, природных и социальных системах») и создала необходимый задел для новых продукто-ориентированных проектов в процессе реализации программы «Приоритет-2030» (стратегический технологический проект Университета Лобачевского «Нейроморфные и квантовые технологии искусственного и гибридного интеллекта»).