Интерфейсы мозг-компьютер позволяют вам перемещать предметы силой мысли.
Фото: Есикадзу Цуно/AFP/Getty Images
За запертой дверью в подвале с белыми стенами в исследовательском здании в Темпе, штат Аризона, обезьяна неподвижно сидит в кресле, не отрывая глаз от экрана компьютера. Из его головы торчит пучок проводов, изо рта — медная трубка.* Пока он смотрит, изображение зеленого курсора на черном экране плывет к углу куба. Обезьяна двигает его своим умом.
У обезьяны, макаки-резуса по имени Оскар, в моторную кору вживлены электроды, которые улавливают электрические импульсы, указывающие на умственную активность, и переводят их в движение мяча на экране. Компьютер точно не читает его мысли — собственный мозг Оскара выполняет большую часть работы, приспосабливаясь методом проб и ошибок к деликатной задаче точного информирования машины о своих намерениях. (Когда Оскару удается управлять мячом в соответствии с инструкциями, трубка во рту вознаграждает его глотком его любимого напитка «Кристал Лайт».) Технически это тоже не телекинез, поскольку это означало бы, что в этом процессе есть что-то паранормальное. Это называется «интерфейс мозг-компьютер». И это просто может представлять будущее отношений между человеком и машиной.
Лаборатория Стивена Хелмса Тиллери в Университете штата Аризона является одной из растущего числа, где исследователи стремятся изучить захватывающий потенциал BCIS и связанной с ним технологии нейропротезирования. Обещание непреодолимо: от восстановления зрения слепым, до помощи парализованным снова ходить, до предоставления людям, страдающим синдромом замкнутости, возможности общаться с внешним миром. В последние несколько лет темпы прогресса ускорялись, и, казалось бы, каждую неделю появлялись ослепительные заголовки.
В Университете Дьюка в 2008 году обезьяна по имени Идоя прошла по беговой дорожке, заставив робота в Японии сделать то же самое. Затем Мигель Николелис остановил беговую дорожку обезьяны — и роботизированные ноги продолжали идти, управляемые мозгом Идойи. В лаборатории Эндрю Шварца в Университете Питтсбурга в декабре 2012 года страдающая параличом женщина по имени Ян Шойерманн научилась кормить себя шоколадом, мысленно манипулируя роботизированной рукой. Только в прошлом месяце лаборатория Николелиса создала то, что она объявила первым интерфейсом «мозг-мозг», позволяющим крысе в Северной Каролине принимать решения на основе сенсорных данных, передаваемых через Интернет из мозга крысы в Бразилии.
До сих пор основное внимание уделялось медицинским приложениям — восстановлению стандартных функций человека для людей с ограниченными возможностями. Но нетрудно представить, что те же самые технологии когда-нибудь расширят возможности. Если вы можете заставить роботизированные ноги ходить силой мысли, то нет причин, по которым вы не можете заставить их бегать быстрее любого спринтера. Если вы можете управлять роботизированной рукой, вы можете управлять роботизированным краном. Если вы можете играть в компьютерную игру своим разумом, вы можете, по крайней мере теоретически, управлять дроном своим разумом.
Заманчиво и немного страшно представить, что все это прямо за углом, учитывая, как далеко продвинулась эта область за короткое время. Действительно, Николелис — подкованный в средствах массовой информации ученый, стоящий за экспериментом «крысиная телепатия», — стремится создать роботизированный комбинезон, который позволил бы парализованному подростку сделать первый удар на чемпионате мира 2014 года. Однако тот же фактор, который сделал возможным взрыв прогресса в нейропротезировании, может также затруднить достижение будущих достижений: почти непостижимая сложность человеческого мозга.
От «Я, робот» до «Скайнет» мы склонны предполагать, что машины будущего будут управляться искусственным интеллектом — что у наших роботов будет собственный разум. За прошедшие десятилетия исследователи совершили огромные скачки в области искусственного интеллекта, и мы, возможно, вступаем в эпоху «умных объектов», которые могут учиться, адаптироваться и даже формировать наши привычки и предпочтения. У нас есть самолеты, которые летают сами, и скоро у нас будут автомобили, которые делают то же самое. В Google работают одни из лучших в мире специалистов в области искусственного интеллекта, которые работают над тем, чтобы сделать наши смартфоны еще умнее, чтобы они могли предвидеть наши потребности. Но «умный» — это не то же самое, что «разумный». Мы можем обучать устройства, чтобы они учились определенному поведению и даже перехитряли людей в определенных ограниченных условиях, таких как игра в Jeopardy. Но мы все еще далеки от создания машины, способной пройти тест Тьюринга, критерий человеческого интеллекта. Некоторые эксперты сомневаются, что мы когда-нибудь это сделаем: Николелис, например, утверждает, что Сингулярность Рэя Курцвейла невозможна, потому что человеческий разум не поддается вычислению.
Философия в стороне, на данный момент самые умные машины из всех — это те, которыми могут управлять люди. Проблема заключается в том, как лучше всего их контролировать. От вакуумных ламп до командной строки DOS, от Mac до iPhone, история вычислительной техники представляла собой переход от более низких к более высоким уровням абстракции. Другими словами, мы переходим от машин, которые требуют от нас понимания и непосредственного управления их внутренней работой, к машинам, которые понимают, как мы работаем, и легко реагируют на наши команды. Следующим шагом после смартфонов могут стать смарт-очки с голосовым управлением, которые могут с большей легкостью угадывать наши намерения, потому что они видят то, что мы видим, и слышат то, что мы слышим.
Логической конечной точкой этого прогресса были бы компьютеры, которые читают наши мысли, компьютеры, которыми мы можем управлять вообще без каких-либо физических действий с нашей стороны. Это звучит невероятно. В конце концов, если человеческий мозг так сложно вычислить, как компьютер может понять, что происходит внутри него?
Это невозможно. Но, как выясняется, в этом нет необходимости — во всяком случае, не полностью. То, что делает возможным взаимодействие мозга и компьютера, — это удивительное свойство мозга, называемое нейропластичностью: способность нейронов образовывать новые связи в ответ на новые стимулы. Наш мозг постоянно перестраивается, чтобы позволить нам адаптироваться к окружающей среде. Поэтому, когда исследователи имплантируют электроды в ту часть мозга, которая, как они ожидают, будет активно двигать, скажем, правой рукой, не обязательно, чтобы они заранее точно знали, какие нейроны будут срабатывать с какой скоростью. Когда испытуемый пытается двигать роботизированной рукой и видит, что она работает не совсем так, как ожидалось, человек — или крыса, или обезьяна — будет пробовать различные конфигурации мозговой активности. В конце концов, со временем, обратной связью и тренировкой мозг найдет решение, которое использует электроды для перемещения руки.
Именно этот принцип лежит в основе такого быстрого прогресса в области интерфейса мозг-компьютер и нейропротезирования. Исследователи начали изучать возможность считывания сигналов непосредственно из мозга в 1970-х годах, а тестирование на крысах началось в начале 1990-х годов. Первый большой прорыв для людей произошел в Джорджии в 1997 году, когда ученый по имени Филип Кеннеди использовал мозговые имплантаты, чтобы позволить «заблокированной» жертве инсульта по имени Джонни Рэй произносить слова, перемещая курсор своими мыслями. (Ему потребовалось шесть изнурительных месяцев тренировок, чтобы освоить этот процесс.) В 2008 году, когда Николелис заставил свою обезьяну в Дюке заставить роботизированные ноги бегать по беговой дорожке в Японии, могло показаться, что экзоскелеты, управляемые разумом, для людей были всего в одном или двух шагах. Если он преуспеет в своем плане заставить парализованного подростка ударить по футбольному мячу на чемпионате мира в следующем году, некоторые объявят, что революция киборгов в самом разгаре.
Шварц, исследователь из Питтсбурга, который в декабре помог Яну Шойерман накормить себя шоколадом, с оптимизмом смотрит на то, что нейропротезирование в конечном итоге позволит парализованным людям восстановить некоторую подвижность. Но он говорит, что для полного контроля над экзоскелетом потребуется более сложный способ извлечения подробной информации из мозга. Заставить пару роботизированных ног ходить — это одно. Заставить роботизированные конечности делать все, что могут делать человеческие конечности, может быть экспоненциально сложнее. «Задача поддержания равновесия и удержания вертикального положения на двух ногах — сложная задача, но с ней может справиться робототехника без мозга. Но если вам нужно двигаться грациозно и умело, поворачиваться и переступать через препятствия, решите, скользко ли снаружи — для этого действительно требуется мозг. Если вы видите, как кто-то подходит и бьет по футбольному мячу, важно спросить: «Хорошо, что произойдет, если я сдвину футбольный мяч на два дюйма вправо?»»Идея о том, что простые электроды могут обнаруживать такие сложные вещи, как память или познание, которые включают запуск миллиардов нейронов в паттернах, которые ученые еще не могут понять, является надуманной, добавляет Шварц.
Это не единственная причина, по которой такие компании, как Apple и Google, еще не работают над устройствами, которые читают наши мысли (насколько нам известно). Другая причина заключается в том, что эти устройства не являются портативными. И еще есть тот маленький факт, что им требуется операция на головном мозге.
Другой класс технологий сканирования мозга рекламируется на потребительском рынке и в средствах массовой информации как способ, с помощью которого компьютеры могут читать мысли людей, не сверля их черепа. Это называется электроэнцефалографией, или ЭЭГ, и она включает в себя гарнитуры, которые прижимают электроды к коже головы. В впечатляющем выступлении на TED в 2010 году Тан Ле из компании Emotiv Lifescience, занимающейся потребительской ЭЭГ-гарнитурой, показала, как кто-то может использовать гарнитуру EPOC ее компании для перемещения объектов на экране компьютера.
Скептики отмечают, что эти устройства могут улавливать только самые грубые электрические сигналы от самого мозга, который хорошо изолирован черепом и кожей головы. Во многих случаях потребительские устройства, которые утверждают, что читают мысли людей, на самом деле в значительной степени полагаются на физические сигналы, такие как проводимость кожи и напряжение мышц головы или бровей.
Роберт Ошлер, энтузиаст робототехники, разрабатывающий приложения для гарнитур ЭЭГ, считает, что более сложные потребительские гарнитуры, такие как Emotiv EPOC, могут быть реальным решением с точки зрения фильтрации шума для обнаружения мозговых волн. Тем не менее, по его словам, существуют пределы тому, что даже самые современные медицинские ЭЭГ-устройства могут предсказать о нашем познании. Ему нравится аналогия, которую он приписывает Гервину Шальку, пионеру в области инвазивных имплантатов головного мозга. Лучшие устройства ЭЭГ, по его словам, «похожи на посещение стадиона с кучей микрофонов: вы не можете слышать, что говорит какой-либо человек, но, возможно, вы можете сказать, делают ли они волну». С некоторыми из более простых потребительских гарнитур на данный момент «это похоже на вечеринку на стоянке перед одной и той же игрой».
Можно с уверенностью сказать, что электроэнцефалограммы в ближайшее время не превратят нас в киборгов. Но было бы ошибкой предполагать, что сегодня мы можем предсказать, как будет развиваться технология взаимодействия мозга и компьютера. Только в прошлом месяце команда из Университета Брауна представила прототип маломощного беспроводного нейронного имплантата, который может передавать сигналы на компьютер по широкополосной связи. Это может стать важным шагом вперед в том, чтобы когда-нибудь сделать BCIS практичными для повседневного использования. Тем временем исследователи из Корнелла на прошлой неделе показали, что они смогли использовать МРТ, показатель мозговой активности, чтобы определить, о ком из четырех человек объект исследования думал в данный момент. Машины сегодня могут читать наши мысли только самыми примитивными способами. Но такие достижения намекают на то, что они могут быть способны обнаруживать и реагировать на более абстрактные виды умственной деятельности в постоянно меняющемся будущем.
* Исправление, 13 марта 2013 г.: В этой статье первоначально неверно был идентифицирован материал трубки, которая дала Оскару макаке глоток Хрустального света, когда ему удалось переместить курсор силой мысли. Он был сделан из меди, а не из пластика.
https://slate.com/technology/2013/03/brain-computer-interfaces-could-neural-implants-give-you-telekinesis.html
Загрузка...
