Мозг и роботы: как врач из Ангарска вывел нейрореабилитацию на новый уровень

Нейросети находят применение во многих сферах — от научных исследований и обучения до игровой индустрии и реабилитации больных. Другое направление научных разработок в сфере интеграции компьютерных технологий и изучения возможностей мозга — антропоморфные роботы, которые могли бы практически полноценно заменить человека. Основатель компании «Нейроботикс» Владимир Конышев рассказал, чему можно обучить нейросети и что умеют антропоморфные роботы.

Владимир Конышев — основатель и генеральный директор компании «Нейроботикс». В 1987 году закончил 2-й Московский мединститут по специальности врач-биофизик. Работал в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, занимался проектами по ЭЭГ и МЭГ человека. В 1992–2003 годах работал главным программистом в компаниях Brain Function Laboratory (Япония) и Neuroscan (США), где занимался разработкой коммерческих систем ЭЭГ.

«Нейроботикс» — компания по производству оборудования для научных исследований и антропоморфных роботов. Основана в 2004 году. Среди основных направлений деятельности компании:

  • исследования физиологии и психофизиологии человека и животных;
  • создание антропоморфных роботов;
  • нейросетевые технологии (для распознавания лиц и эмоций, обработка различных нейроисследований);
  • производство нейроустройств для реабилитации и ассистивной помощи людям с ограниченными возможностями.

Пациенты, перенесшие инсульт, чаще всего нуждаются в нейрореабилитации, чтобы восстановить утраченные функции. Речь идет о лечении двигательных нарушений, проблем с равновесием, речью, памятью и так далее. Одним из таких направлений занимается «Нейроботикс». Компания создала специальное оборудование для проведения нейрореабилитации после инсульта или при наличии других патологий центральной нервной системы (ЦНС). Флагманы компании — электроразгибатель кистей, помогающий восстановить подвижность кисти руки при спастических нарушениях, и экзоскелет для реабилитации при параплегии и частичной атрофии мышц ног, он позволяет ходить, садиться, вставать и даже подниматься по ступеням. Лечебный «костюм» похож на те, что мы видели в фантастических фильмах. А благодаря объединению с нейрошлемом он считывает сигналы мозга и стимулирует человека двигаться.

Еще одно изобретение «Нейроботикс» — интерфейс «мозг-компьютер» с очками дополненной реальности. Он позволяет парализованным пациентам и бионическим спортсменам управлять экзоскелетами через ЭЭГ (через считывание электрической активности мозга — «Хайтек»).

Из нейробиологии в робототехнику

До создания «Нейроботикс» ее основатель Владимир Конышев занимался исследованиями мозга и созданием ПО для его изучения. Поработав в крупных компаниях России, Японии и США, Владимир в какой-то момент понял, что больше не хочет быть наемным сотрудником, и в 2004 году основал собственную компанию. Название «Нейроботикс» предложил сын Конышева Дмитрий, который закончил МГТУ имени Баумана и в новой компании возглавил отдел программистов.

Фото: Антон Карлинер / «Хайтек»

Первоначальные вложения составили 2 млн рублей. Это были собственные средства основателей. На эти деньги арендовали и отремонтировали помещение, закупили компьютеры и оборудование. За всё время создатели вложили около 100 млн рублей собственных средств, дополнительное финансирование поступало за счет государственных и частных заказов.

Сейчас «Нейроботикс» — уже группа компаний, также у нее есть своя лаборатория нейроробототехники при ЦК НТИ по ИИ МФТИ (Центр компетенций Национальной технологической инициативы по направлению «Искусственный интеллект» на базе Московского физико-технического института). Здесь есть всё необходимое оборудование для прототипирования, создания штучных образцов и мелкосерийного производства. Офис «Нейроботикс» находится в Зеленограде, городе-спутнике Москвы, еще со времен СССР известного своими научными организациями. Среди клиентов «Нейроботикс» — МГУ, СПбГУ, университеты во многих регионах России (Томск, Ярославль, Самара, Саратов и другие), исследовательские институты РАН и РАМН, Яндекс и партнеры за рубежом (в Молдавии и Казахстане).

Всего в «Нейроботиксе» работает около 50 человек. «Политика компании такова, что большую часть сотрудников мы не называем публично. Мы редко привлекаем людей на аутсорс, для нас важна командная работа офлайн, но в тоже время со своими постоянными сотрудниками по мере необходимости мы можем взаимодействовать дистанционно», — рассказывает Владимир.

Первыми сотрудниками были выпускники МГТУ (Московский государственный технический университет имени Баумана) и зеленоградского МИЭТ (Московский институт электронной техники). Большинство из них вместе учились или пришли по рекомендации. Иногда людей ищут по объявлениям в интернете, но этот способ оказался малоэффективным, поэтому к нему прибегают редко.

«Наши сотрудники — это специалисты широкого профиля, применяют в работе междисциплинарный подход, некоторые имеют несколько высших образований и ученую степень, активно обучались и обучаются в ходе выполнения различных проектов», — говорит Владимир.

Робот «Пушкин» прочитает стихи и скажет тост

Робототехника стала другим, важным направлением деятельности «Нейроботикса» после исследований в области нейронаук. Первого антропоморфного робота — «Алису Зеленоградову» — создали в 2011 году. Она демонстрировала девять эмоций и отвечала на вопросы. Внешняя оболочка робота была изготовлена из жидкого силикона, что позволило детально передать фактуру и особенности кожи и сделало лицо и мимику робота наиболее реалистичными. Сейчас «Алиса» обладает мимическими и позиционными приводами: она умеет улыбаться и грустить; хмуриться и удивляться, поворачивать и наклонять глаза; жмуриться и моргать; двигать челюстью, открывать и закрывать глаза.

В 2018 году усовершенствованная версия «Алисы» встречала гостей на конференции ЦИПР-2018 и дала несколько интервью печатным изданиям и телеканалам.

ЦИПР (Цифровая индустрия промышленной России) — ежегодная конференция, объединяющая бизнес-форум и круглые столы. В ней принимают участие ведущие специалисты и главы компаний в сфере ИТ и промышленности.

Позднее появилось еще несколько моделей, среди которых — «Александр Пушкин». Роботизированная копия поэта с выражением читает стихи, поет романсы, произносит тосты, рассказывает интересные факты из жизни своего прототипа. При этом внутренняя конструкция андроида достаточно простая, что позволяет использовать его для обучения робототехнике.

Также в кейсе компании есть робот-логопед. Он может делать вместе с человеком дыхательную и артикуляционную гимнастику, давать задания в виде сложновыговариваемых слов и предложений, скороговорок, оценивать результат (процент правильности) и мотивировать на продолжение самосовершенствования.

«Логопед — это, с одной стороны, профессионал, который может выявить речевые дефициты, с другой — прорабатывать их, — рассказывает Владимир. — Выявить и оценить степень сложности проблемы мы пока не можем (средства распознавания слишком несовершенны во всем мире). Большой интерес к таким роботам стали проявлять представители стран Восточной Европы, так как там мало логопедов и даже платно сложно попасть на прием в удобное для клиента время».

У «Нейроботикса» также есть симулятор для студентов медицинских вузов. Робот демонстрирует мимические симптомы инсульта: асимметрию лица, различные виды косоглазия, отклонение нижней челюсти при открытии рта и другие. Если подключить модуль чат-бота, он начинает вести диалог.

Фото: Антон Карлинер / «Хайтек»

Всего в «Нейроботиксе» разработали около 20 антропоморфных роботов. Их можно использовать в качестве промоутеров и интерактивных манекенов для рекламы товаров на выставках, секретарей и консультантов, в качестве учителей («Пушкин» может преподавать литературу, а «Петр I» — историю), для обучения студентов-медиков и психологических исследований. Можно создать театр, где будут играть только роботы, а можно сделать по индивидуальному заказу двойника для человека (для потомков или ему самому на память).

Все роботы управляются через специализированное ПО «Нейроботикс» RoboStudio. Оно позволяет изменять мимику, генерировать речь, управлять аудиофайлами, следить за объектом и его лицом, определять эмоции.


Первый антропоморфный робот был представлен в 1927 году Westinghouse Electric Company. Сигналы передавались через телефон и активировали программу. Робот мог включить плиту или проверить, работает ли свет.

Через 10 лет был создан робот Elektro. Он управлялся голосовыми командами, но не конкретными словами, а их количеством: любые два слова запускали движения, три — останавливали механизм, четыре — возвращали робота в исходное положение. Во рту робота был мотор, с помощью которого он мог надувать воздушные шарики и курить. Практической пользы от такого устройства не было, он выполнял скорее развлекательные функции.

До сих пор антропоморфные роботы имеют достаточно ограниченный функционал и используются преимущественно в качестве развлекательных моделей или информационных устройств. Например, Sophia от Hanson Robotics может распознавать речь и генерировать ответы на основании данных из интернета и собственного опыта. Также она способна выразить на лице около 60 эмоций. Но это пока лишь проморазработка, по сути, чат-бот в человеческом обличии.

Еще один известный антропоморфный робот — двойник японского профессора Хироши Ишигуро, который может читать студентам лекции, пока сам профессор занят.

В России антропоморфных роботов выпускает, например, пермская компания «Промобот». Они используются в сфере услуг.

В целом антропоморфные роботы широкого практического применения пока не получили. В Испании, Корее, США они используются в военно-промышленной отрасли. В Японии есть гостиница, где роботы сидят на ресепшене. Специалисты сходятся во мнении, что антропоморфные роботы менее пригодны для выполнения конкретных задач, но это может компенсироваться их универсальностью.

Автор: Кристина Рудич
Источник: https://hightech.fm/2020/05/26/neurobotics