Нейрокомпьютерный интерфейс: кто и как пытается создать сверхлюдей
Исследователи в лабораториях ведущих университетов и широко известных компаний за последние 50 лет добились больших успехов на пути к созданию нейрокомпьютерного интерфейса. Известные предприниматели, такие как Илон Маск (Neuralink) и Брайан Джонсон (Kernel), объявили о запуске новых стартапов, которые направлены на расширение возможностей человека с помощью интерфейса «мозг-компьютер». Однако насколько мы в действительности близки к тому, чтобы успешно подключить наш мозг к технологиям?
Когда-то древние греки фантазировали о возможности полета, сегодня же главной футуристической мечтой стала идея о слиянии человеческого мозга и машины для потенциального решения проблемы человеческой смертности. Может ли ум напрямую соединиться с искусственным интеллектом, роботами и другими умами с помощью технологий нейрокомпьютерного интерфейса?
Как появилась эта идея?
Эб Фетц (Eb Fetz), исследователь Центра Сенсомоторной Нейроинженерии (CSNE) Вашингтонского университета одним из первых начал работать над объединением машины с умами. В 1969 году, еще до появления персональных компьютеров, он продемонстрировал, что обезьяны могут усилять свои мозговые сигналы для управления иглой, перемещавшейся по циферблату.
Большая часть последних исследований в сфере НКИ (нейрокомпьютерных интерфейсов) направлена на улучшение качества жизни людей с разными формами паралича или серьезными двигательными нарушениями. Например, исследователи из Университета Питтсбурга используют сигналы, записанные внутри мозга, для управления роботизированной рукой.
Исследователи из Стэнфорда могут считывать, какие движения хотят совершить парализованные пациенты, с помощью сигналов головного мозга, давая им возможность беспроводного использования планшета. Аналогичным образом некоторые виртуальные ощущения могут быть отправлены обратно в мозг посредством передачи электрического тока внутрь или на поверхность мозга.
Чем может помочь НКИ?
Нейрокомпьютерный интерфейс уже используется для восстановления зрения и слуха. Самые ранние версии бионических глаз для людей с серьезными нарушениями зрения разрабатывались коммерческими компаниями, а их усовершенствованные версии уже сейчас проходят испытания на людях. Кохлеарные имплантаты, в свою очередь, стали одними из самых успешных и наиболее распространенных видов бионических имплантатов – их используют более 300 000 людей с нарушениями слуха по всему миру.
Наиболее продвинутыми интерфейсами являются двунаправленные нейрокомпьютерные интерфейсы, которые могут и стимулировать нервную систему, и получать данные от нее – то есть работать в двух направлениях. Исследования, проведенные в центре Сенсомоторной Нейроинженерии НКИ, показали, что эта технология может использоваться для лечения инсульта и повреждений спинного мозга. Таким образом укрепляются связи между двумя отделами головного мозга или между мозгом и спинным мозгом, а также перенаправлять информацию вокруг области повреждения, реанимируя парализованную конечность.
Учитывая уровень прогресса технологий на сегодня, может показаться, что интерфейс «мозг-компьютер» уже практически готов стать следующим must-have гаджетом.
В чем опасность НКИ?
Однако у современных НКИ все еще довольно много недостатков: они производят движения намного медленнее, более упрощенно и менее точно, чем те, что здоровый человек легко может выполнять своими конечностями. Бионические глаза обладают очень низким зрением, а кохлеарные имплантаты могут переносить ограниченную речевую информацию, но искажают восприятие музыки. И чтобы все эти технологии работали, электроды должны быть имплантированы хирургическим путем – вариант, который большинство людей не стало бы рассматривать.
Существуют и неинвазивные нейрокомпьютеные интерфейсы, они не требуют хирургического вмешательства и обычно основаны на записях электроэнцефалографа (ЭЭГ) с поверхности кожи головы. Чаще всего метод используется для демонстрации контроля над курсорами, инвалидными колясками, роботизированными руками, дронами, роботами-гуманоидами и даже коммуникации между мозгом и мозгом. Но все демо версии были проверены в лабораторных условиях – там, где тихие помещения, испытуемые не отвлекаются, техническая установка проводится долго и методично, а эксперименты продолжаются лишь столько, сколько требуется, чтобы убедиться, что концепция возможна. Очень сложно сделать эти системы быстрыми и надежными для использования в реальном мире.
Даже с имплантированными электродами, возникает другая проблема при попытке прочитать наши мысли из-за того, как структурированы наши мозги. Мы знаем, что каждый нейрон и тысячи соседних с ним образуют невообразимо сложную и постоянно меняющуюся сеть. Представьте, что вы пытаетесь понять разговор между большой группой друзей на сложную тему, но вам разрешено слушать только одного человека. Возможно, вам удастся понять в общем тематику беседы, но определенно не все подробности и нюансы дискуссии. Поскольку даже лучшие имплантаты позволяют нам получать информацию лишь из нескольких небольших участков мозга за раз, мы, конечно, можем делать довольно впечатляющие вещи, но совсем не понимаем весь «разговор».
Существует также то, что ученые называют «языковым барьером». Нейроны общаются между собой посредством сложного взаимодействия электрических сигналов и химических реакций. Этот родной электрохимический язык нелегко интерпретировать с помощью электрических цепей. По этой же причине, когда мы передаем мозгу сигналы с помощью электрической стимуляции, они получаются с сильным электрическим «акцентом». Это затрудняет понимание мозгом того, что пытается передать стимуляция в разгар продолжающейся нейронной активности.
Наконец, существует проблема повреждения мозга. Имплантированная электроника часто вызывает рубцевание и иммунные реакции мягкой и гибкой ткани головного мозга, а значит, что имплантаты теряют свою эффективность с течением времени. Хотя возможно в дальнейшем гибкие биосовместимые волокна смогут решить эту проблему.
Какое будущее нас ждет?
Несмотря на все эти трудности, у нейрокомпьютерных интерфейсов довольно светлое будущее. Им не обязательно быть идеальными, так как наш мозг удивительно адаптивен и способен научиться использовать НКИ, подобно тому, как мы изучаем новые навыки, такие как управление автомобилем или использование сенсорного интерфейса. Точно так же мозг может научиться интерпретировать новые типы сенсорной информации, даже получая их неинвазивно, например, посредством магнитных импульсов.
В конечном счете, ученые Центра Сенсомоторной Нейроинженерии считают, что двунаправленные НКИ, подразумевающие, что электроника учится с мозгом и постоянно возвращается к нему в процессе обучения, могут оказаться необходимым шагом для построения нейронной связи между технологиями и мозгом.
Исследователи уже открыли новые пути преодоления языкового барьера НКИ. Например, инъекционное «нейронное кружево», технология, обеспечивающая прямую связь мозга с компьютером, может оказаться перспективным способом постепенного расширения нейронов рядом с имплантированными электродами, вместо их отторжения. Гибкие зонды на основе нанопроволок, гибкие нейронные каркасы и стеклянные углеродные интерфейсы могут также помочь сосуществованию нейронов головного мозга и компьютера.
Новый стартап Илона Маска Neuralink определил свою конечную цель как усовершенствование людей с помощью НКИ, чтобы дать фору нашему мозгу в гонке между человеком и искусственным интеллектом. Маск надеется, что благодаря возможности подключиться к технологиям, человеческий мозг сможет расширить свои возможности и, возможно, позволит нам избежать печального будущего, если (или когда) ИИ превзойдет естественные возможности человека. Такие идеи могут показаться странными и излишне футуристическими, однако не стоит относится к ним пренебрежительно. В конце концов, и беспилотные автомобили 15 лет назад считались чем-то из области научной фантастики.
В более близком будущем, однако, поскольку интерфейсы «мозг-компьютер» выходят за пределы восстанавливающей функции у людей с ограниченными возможностями, нам необходимо четко осознавать множество этических, моральных и социальных проблем связанным с таким стремительным развитием технологий.
Комментарии