Технологии многофункциональной микроэлектроники и интеллектуальной сенсорики для биогибридных и киберфизических систем

Image

О проекте

Руководитель
Кирой Валерий Николаевич Руководитель Центра нейротехнологий ЮФУ
Направления
Микроэлектроника, Биогибридные системы, Сенсорика, Нейротехнологии, Киберфизические системы
Стадия
УГТ 6: Изготовление и испытание полнофункционального прототипа в условиях, приближенных к реальным
Партнёры
ФПИ, ООО «Поликетон», ННГУ, ПИМУ, НИИ промышленной и морской медицины ФМБА, ВолгГМУ, Министерство обороны РФ, ГК «Ростех», ФСО РФ, СБЕР, Министерство здравоохранения РФ, РЖД, КАМАЗ

Биогибридные системы и новая электронно-компонентная база

Проект нацелен на решение проблемы зависимости от импортной элементной базы, недостатка отечественных биогибридных сенсорных решений, создание новых ЭКБ/нейропроцессоров.

Разрабатываются технологии биогибридных систем, которые объединяют живые клетки и микроэлектронику для решения критических задач безопасности и медицины. Биосенсоры обнаруживают взрывчатку за 6 секунд с чувствительностью в миллиард раз выше существующих аналогов и предсказывают землетрясения за 48 часов. Нейроинтерфейсы предсказывают состояние операторов АЭС и машинистов, предотвращая аварии. Мемристивные чипы снижают зависимость от импортной электроники на 30-40 %. Результаты востребованы Минобороны РФ, Ростехом, ФСО и РЖД. К 2030 году объем рынка соответствующих решений превысит 4 млрд рублей.

Технологии многофункциональной микроэлектроники и интеллектуальной сенсорики для биогибридных и киберфизических систем(1)

Результаты и продукт

Семейство биогибридных сенсоров, неинвазивных нейроинтерфейсов, новая ЭКБ и компоненты микроэлектроники, аппаратно-программные комплексы мониторинга.

Проект демонстрирует сочетание биосовместимых микроэлектронных решений с технологиями искусственного интеллекта. Ключевые показатели превосходят существующие аналоги: точность мониторинга и детекции составляет более 90 %, точность краткосрочного биосейсмопрогнозирования в три раза выше традиционных методов. Система обеспечивает детекцию целевых веществ за 6 секунд с чувствительностью до 10⁻²⁰ г/см³.

Технологическая платформа масштабируется на критически важные отрасли экономики и безопасности: оборонно-промышленный комплекс, атомную энергетику, транспортную инфраструктуру, здравоохранение и фармацевтику. Быстрая индивидуальная адаптация решений под специфику различных профессиональных групп (операторы АЭС, пилоты, машинисты, врачи) создает барьеры для входа конкурентов.

Трехуровневая система защиты интеллектуальной собственности включает ноу-хау на алгоритмы ИИ и методики мониторинга, патенты на аппаратно-программные комплексы и препараты для терапии нейродегенеративных заболеваний, методы имплантации микроэлектродных матриц и хронической регистрации биоэлектрической активности.

Технологии многофункциональной микроэлектроники и интеллектуальной сенсорики для биогибридных и киберфизических систем(2)

Внедрение и коммерциализация

Целевые рынки и потенциальные потребители: оборонно-промышленный комплекс, авиация, медицина, операторы критической инфраструктуры, промышленные и гражданские системы мониторинга. Потенциал рынка: общий объем SOM к 2030 году — 4 300 млн руб. Модель коммерциализации B2B: платформенные решения (PaaS) для федеральных органов и госкорпораций с лицензированием и техподдержкой. Инвестиции: венчурное финансирование и госконтракты для доклинических испытаний.

Готовность технологий:

  • Высокая (УГТ 6-7): 3D биопечать, биогибридная детекция, биосейсмопрогнозирование — готовы к внедрению;
  • Средняя (УГТ 4-5): нейромониторинг и терапия Альцгеймера — 2-5 лет до рынка.

Ведется создание нейроморфных систем робототехнических комплексов и высокочувствительных систем протезирования конечностей человека для ГК «Элемент», ООО «Поликетон». Результатом будут прототипы датчиков, в том числе взаимосвязанные массивы (электронная кожа), выполненных по технологиям гибкой микроэлектроники, способных обеспечить равномерное покрытие сложных трехмерных поверхностей, характерных для человеческого тела или бионических роботизированных систем. До 2027 года ожидается запуск мелкосерийного производства.

Технологии многофункциональной микроэлектроники и интеллектуальной сенсорики для биогибридных и киберфизических систем(3)
«Несмотря на активное развитие систем автоматического управления подвижным составом, полностью исключить человека из этого процесса пока невозможно. В этих условиях особенно актуальной становится задача разработки систем оценки функционального состояния машиниста. «Транстелесофт» заинтересован в долгосрочном сотрудничестве с ЮФУ для реализации совместных поисковых, научно-исследовательских и научно-технических проектов, направленных на создание технических, алгоритмических и программных решений для систем мониторинга состояния машиниста».   

Евгений Белоусов

Директор ООО «Транстелесофт»

«Эффект от реализации проекта состоит в создании принципиально нового класса объектов, интегрирующих эволюционно сформировавшиеся преимущества живых систем с преимуществами технических устройств, способных решать актуальные задачи в области безопасности, качества жизни с эффективностью, на порядки превосходящей существующие методы и средства. Создание ЭКБ для микроэлектронной сенсорики в ЮФУ, включая биосовместимую, работающей на новых физических принципах, позволит снизить до 30–40 % зависимость от зарубежной электронной компонентной базы прежде».

Альберт Слиняков

Генеральный директор ООО «Поликетон»