МЕГАГРАНТЫ

Симбиоз мозга и компьютера

040 rusrep 17 1 Нейрокомпьютерные интерфейсы начали перебираться со страниц фантастических романов в реальный мир. Но готовы ли мы впустить интернет прямиком к себе в мозг? Ученые-нейрофизиологи рассказали, как соединить мозг с компьютером и что из этого получается на практике
Денис Дзукаев, пациент московского реабилитационного центра, сосредоточенно смотрит в монитор. Без помощи рук и голоса он набирает сообщение в первой социальной сети, предназначенной для общения с помощью нейроинтерфейса, — российском НейроЧате. 2018 год, это уже реальность.

Нейроинтерфейс — это технология, позволяющая мозгу обмениваться информацией с внешним устройством: компьютером, экзоскелетом, дроном, инвалидной коляской, искусственными органами чувств или даже бытовой техникой. Только представьте: благодаря нейроинтерфейсам вещи подчиняются вашим мысленным командам. Парализованные пациенты, замурованные в собственном теле, обретают свободу двигаться и общаться. Мысли порхают по «нейронету» из головы в голову. Фантастика?

Вообще-то это уже происходит, мы наступаем на пятки будущему. Перенесемся в 2013 год: в кампусе Вашингтонского университета Раджеш рубится в компьютерную игру без рук — мысленно пытается выстрелить по цели. В соседней комнате у клавиатуры сидит его коллега Андреа. Как только Раджеш решает выстрелить, его мысль по интернету передается в мозг Андреа, и тот щелкает по клавише.

Через пару лет исследователи, находящиеся в Индии, Франции и Испании, посылают друг другу из мозга в мозг серии импульсов, кодирующие слова «привет» и «пока»...

В 2012-м в сети появляется видео о том, как Кэти Хатчинсон, тело которой из-за болезни замерло 15 лет назад, с помощью нейроинтерфейса управляет роботизированной рукой: берет чашку, выпивает своей утренний кофе — и улыбается.

В 2014-м на открытии чемпионата мира по футболу на стадион выходит Железный человек — Джулиано Пинто. Парализованный мужчина с помощью управляемого силой мысли экзоскелета делает первый символический удар по мячу.

Что ждет нас дальше? Похоже, через десяток лет мы сможем объединить свой мозг и искусственный интеллект, встроить себе какое-нибудь шестое чувство (например, эхолокацию), радикально увеличить память, общаться «телепатически» и заставлять мир вокруг подчиняться нашим безмолвным намерениям. Поэтому в исследования нейроинтерфейса по всему миру вкачивают огромные средства: Илон Маск, чтобы создать сверхбыструю связь «мозг-компьютер», основывает компанию Neuralink, в США запущен национальный проект BRAIN Initiative («Изучение мозга путем развития инновационных нейротехнологий»), сотни ученых Европы включились в масштабное исследование «Человеческий мозг». В России на создание нейроинтерфейсов в 2017 году выделили мегагрант в 90 миллионов рублей.

Зачем лезть в голову?

Создания нейроинтерфейса в первую очередь потребовала медицина. Пациенты с тотальным параличом не могут даже дать знать о своих желаниях и намерениях. Они мыслят — но этого не видно, они хотят двигаться и общаться — но не могут. Парализованный после инсульта Жан-Доминик Боби в своей книге «Скафандр и бабочка» писал о жажде вырваться из замершего тела: «Есть ли в космосе ключи, чтобы отомкнуть мой скафандр?». Таким ключом стал нейроинтерфейс: с его помощью парализованные пациенты уже могут отчасти вернуть себе утраченный контакт с людьми.

— Нейроинтерфейс — это ведь та самая, из сказок и мифов, мечта человека выражать свои мысли и намерения без помощи речи или движения, — говорит Александр Каплан. — Казалось бы, мы почти у цели: в нашей лаборатории любой человек может сесть за экран компьютера, надеть шапочку с электродами, и нейроинтерфейс позволит ему набирать текст без голоса и движений. Человек фокусирует внимание на нужной букве, а наш алгоритм это улавливает. Так работает НейроЧат. Смысл технологии в том, чтобы помочь общаться людям, которые потеряли речь из-за болезни или травмы.

 Экзоскелет для реабилитации парализованных пациентов, с помощью которого Джулиан Пинто сделал первый удар по мячу на открытии чемпионата мира в Мексике 042_rusrep_17-1.jpg Walk Again Project
Экзоскелет для реабилитации парализованных пациентов, с помощью которого Джулиан Пинто сделал первый удар по мячу на открытии чемпионата мира в Мексике
WALK AGAIN PROJECT
 
Наша эволюция не закончилась. Зато она оказалась в наших руках. Наравне с генной инженерией нейроинтерфейс поможет нам раскрыть подлинные возможности человека

В марте 2018-го в сети НейроЧат состоялся первый трансконтинентальный сеанс «нейросвязи» между пациентами из России и США. А уже этой зимой система для общения «силой мысли» появится в продаже.

— Нейроинтерфейс помогает парализованным пациентам передвигаться, — добавляет Михаил Лебедев. — При повреждении спинного мозга человек теряет способность двигать ногами или руками, но области мозга, ответственные за движение, находятся в рабочем состоянии, и они, в принципе, могли бы управлять телом. Только для этого сигналу придется обойти место повреждения спинного мозга и прибежать к протезу, экзоскелету или к собственной конечности человека. Таким обходным путем становится нейроинтерфейс. Уже сейчас парализованные пациенты могут с помощью нейроинтерфейсов двигать механической рукой или экзоскелетом: не так давно интернет облетело видео, как с помощью искусственной руки полностью парализованный после стычки с полицией наркодилер попивает кофе. Вообще говоря, приемником команды от мозга может быть что угодно — у нас появляется возможность силой мысли управлять любыми внешними объектами.

— Можно запустить и обратную передачу сигнала — от протеза в мозг. Чтобы искусственная рука сжимала объект, а человек чувствовал, что он жесткий или пушистый, — говорит Алексей Осадчий. — Это не только позволит гораздо эффективнее пользоваться протезом, но и даст человеку ощутить, что эта искусственная рука или нога — «его». Ведь как вы понимаете, что это ваша рука? Да просто потому, что если кто-то вас погладит, вы это почувствуете! Но пока что кодирование ощущений в сигнал, которым можно стимулировать кору мозга, никем не расшифровано. Никто не знает, как вызвать ощущение какой-нибудь «шероховатости» или «мягкости».

Это еще одна суперспособность нейроинтерфейса — возвращать людям утраченные чувства. Так, еще в 1977 году в Вене слуховой нерв впервые соединили с микрофоном и электродами — и появилась кохлеарная имплантация, наполнившая мир звуками для людей с глухотой. Искусственное зрение и осязание значительно моложе, но тоже уже помогают людям почувствовать мир на полную катушку.

— Отчасти нейроинтерфейсы, которые позволяют чувствовать протез, уже созданы, — уточняет Александр Каплан. — Например, в момент прикосновения сенсоры искусственной руки отправляют в кору мозга электрический сигнал, различный для каждого пальца. Мозг достаточно быстро выучивает этот код, и пациент начинает осязать с помощью искусственной конечности. Первый раз такой эксперимент провели в 2016 году: вы только представьте, доброволец, парализованный после аварии, благодаря нейрокомпьютерному интерфейсу впервые за 12 лет смог почувствовать прикосновения к пальцам.

Как стать суперменом

— Еще одна разработка — протез зрения, — говорит Михаил Лебедев. — Существует несколько разработок такого протеза, например искусственная сетчатка. Марк Хумаюн из Университета Южной Калифорнии создал интерфейс, который обнаруживает свет с помощью миниатюрной камеры, преобразует его в электрический сигнал и через электроды на зрительном нерве отправляет этот сигнал в мозг. Протез очень удачно назвали — Аргус, в честь многоглазого великана из греческой мифологии. Такой бионический глаз подарит зрение людям, которые были слепы в течение десятилетий. А если сделать еще шаг вперед? Ведь можно на основе интерфейса вообще дать человеку какое-нибудь новое чувство! Например, магнитное, как у летучих мышей и птиц. Нашей исследовательской группе удалось проделать это с крысами: благодаря специальным электродам в голове они научились видеть инфракрасные лучи.

Здесь мы переходим к другой главе истории будущего. Речь идет уже не о восстановлении утраченных из-за травмы или болезни способностей, а о совершенствовании человека. Наша эволюция не закончилась. Зато она оказалась в наших руках. Наравне с генной инженерией нейроинтерфейс поможет нам раскрыть подлинные возможности человека. Ведь за последние 50–60 тысяч лет способности нашего мозга не изменились, а вот мир вокруг стал совсем другим. Например, мы оказались совершенно не готовы к информационной нагрузке, мозг «перегревается» и перестает справляться. А с нейроинтерфейсом мы создадим себе новую память и новые каналы общения, начнем мысленно сотрудничать с искусственным интеллектом и соединим лучшие умы мира в «сверхразум». И хотя пока что нейроинтерфейсы находятся на старте своих возможностей, почему бы нам не помечтать?

К смелым идеям первым переходит Михаил Лебедев:

— Только представьте, какой получится уникальный симбиоз, если соединить мозг с компьютером: компьютер обладает огромной памятью и вычислительными способностями, да и человек многое умеет. Получится супермен!

— Объединение творческого потенциала мозга человека с силой вычислительных машин действительно могло бы привести к интеллектуальной революции, — осторожно поддерживает идею Александр Каплан. — Это, например, могло бы принципиально изменить характер отношений человека с набирающими все большую мощь системами искусственного интеллекта, сделать их напрямую подчиненными мозгу человека. Ведь независимый искусственный интеллект создает проблемы... Как говорит философ Дэниэл Деннет, такие системы постепенно наделяются полномочиями, «превосходящими уровень их компетентности», и потому могут стать очень опасными. А общаясь мысленно с компьютером при помощи нейроинтерфейса, человек сможет приручить искусственный интеллект — поставить его под «нейроконтроль».

 Искусственный глаз Аргус II обнаруживает свет с помощью миниатюрной камеры, преобразует его в электрический сигнал и через электроды на зрительном нерве отправляет этот сигнал в мозг 043_rusrep_17-4.jpg Jimmy Schaus/secondsight.com
Искусственный глаз Аргус II обнаруживает свет с помощью миниатюрной камеры, преобразует его в электрический сигнал и через электроды на зрительном нерве отправляет этот сигнал в мозг
JIMMY SCHAUS/SECONDSIGHT.COM

— На основе нейроинтерфейса можно создать и аналог телепатии: объединить нескольких людей в единую систему — сетевой «сверхмозг», — продолжает удивлять Михаил Лебедев. — Идея в том, что если с помощью интерфейса наладить между мозгами связь, то вместе они смогут решать задачи, непосильные для каждого в отдельности. И ведь это тоже не совсем фантастика. На обезьянах мы уже проводили такой эксперимент: три макаки решали задачу с трехмерным движением искусственной руки, но каждая обезьяна могла двигать искусственной лапой только в одной плоскости. Благодаря совместному нейроинтерфейсу макаки обменивались информацией о положении руки и корректировали ее движение. Через некоторое время животные синхронизировались и появился тройной «супермозг», управляющий искусственной конечностью. Можно создать и интерфейс «мозг-мозг», когда сигнал от одного человека передается другому по сети. Так люди смогут пересылать друг другу эмоции. Не просто сказать «мне грустно» или «мне весело» — а буквально почувствовать друг друга.

РАЗРАБОТЧИКИ НЕЙРОИНТЕРФЕЙСОВ
043 rusrep 17 1 Александр Каплан
Психофизиолог, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов на биологическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова. Основал первую в России лабораторию по нейрокомпьютерным интерфейсам. Расшифровывая электрические сигналы мозга, ученый ищет способы перевести эти «симфонии ЭЭГ» на язык команд для внешних устройств: клавиатуры, компьютерного монитора, механических протезов. Александра Каплана можно считать Марком Цукербергом в мире нейронауки: последняя разработка его лаборатории — это НейроЧат, социальная сеть на основе нейроинтерфейса.
043 rusrep 17 2 Михаил Лебедев
Научный руководитель Центра биоэлектрических интерфейсов, старший научный сотрудник в Центре нейроинженерии Университета Дьюка. Одни из самых нашумевших открытий Михаила Лебедева состоялись в ходе совместной работы с Мигелем Николелисом в Университете Дьюка, где он с 2002 года руководит рядом исследований. Так, в 2014 году ученые из Университета Дьюка стали известны всему миру благодаря первому удару по мячу на чемпионате по футболу в Бразилии: этот удар совершил парализованный мужчина в экзоскелете, управляемом силой мысли. Михаил Лебедев научил обезьян с помощью нейроинтерфейса управлять искусственными руками и ногами и участвовал в создании brainet, или «мозговой сети» — из мозгов трех обезьян и четырех крыс ученые собрали «супермозг».
043 rusrep 17 3 Алексей Осадчий
Руководитель Центра биоэлектрических интерфейсов Высшей школы экономики. Алексей Осадчий придумывает, как подглядеть за внутренним миром человека — за работой мозга. Сейчас в лаборатории биоэлектрических интерфейсов совместно с Михаилом Лебедевым ученый работает над созданием интерфейса двустороннего общения между мозгом и компьютером. Именно на это исследование был выделен мегагрант в 90 миллионов рублей.
Подробнее https://oko-planet.su/science/scienceday/449129-simbioz-mozga-i-kompyutera.html
Back to top