X

Citizen

Сегодня
Вчера
2 дня назад
13 октября 2017
12 октября 2017
11 октября 2017

Алексей Паевский: Фантазии станут реальностью в течение десяти лет

Фото: Галина Сущек

«Силой мысли» управлять машиной, печатать без мышки и клавиатуры, заваривать чай роботизированной рукой — с помощью интерфейсов «мозг-компьютер» это можно делать уже сейчас. В ближайшие десятилетия нейрокомпьютерные технологии могут существенно изменить мир.

Как это работает, и что происходит в ведущих лабораториях мира, изучающих возможности мозга, рассказал известный научный журналист, популяризатор науки Алексей Паевский, выступивший в Центре городской культуры с серией научно-популярных лекций об исследованиях мозга.

Фото: Галина Сущек

Алексей, расскажите, прежде всего, что это такое — нейрокомпьютерный интерфейс?

— Интерфейс «мозг-компьютер» или, как его называют на Западе, Brain-Computer Interface (BCI) — это коммуникационная система, основанная на технологии передачи команды от человека к электронному устройству без участия мышц или голоса. То есть мы не нажимаем кнопку, не берём в руки мышку, не произносим никаких слов, сигнал передаётся из мозга напрямую. Можно сказать, это то самое управление «силой мысли», о котором писали в фантастических романах.

И как такие устройства функционируют?

— Начать нужно с того, что наш мозг — это электромагнитная система. Нейроны — клетки мозга — генерируют электрический сигнал и передают его по цепочке от одного к другому. Когда мы читаем, думаем, идём или просто даже моргаем, в головном мозге возникают сотни электрических импульсов. Эту электрическую активность можно зарегистрировать с помощью, например, электроэнцефалографии (ЭЭГ), записать и расшифровать. Расшифровать в том смысле, что каждому, даже мельчайшему действию, соответствует определённый рисунок электрической активности в определённых участках мозга — так называемый паттерн движения. Вот, например, я беру ваш телефон. Для этого я совершаю примерно полтора десятка элементарных движений, каждому из которых соответствует определённый паттерн. С помощью ЭЭГ мы регистрируем эти паттерны и пишем программу, благодаря которой компьютер будет их распознавать. Когда «обученное» устройство, подключенное к человеческому мозгу, идентифицирует «знакомый» паттерн, оно выполняет соответствующее ему действие — например, роботизированная рука берёт телефон.

Недавно в университете Дьюка нейрофизиологи провели замечательный эксперимент: закреплённую на тележке обезьяну катали по лаборатории, в это время учёные регистрировали активность, которая возникала в различных участках моторной коры мозга обезьяны в ответ на различные движения. Полученные паттерны загрузили в систему управления тележкой, тот самый интерфейс «мозг-компьютер», после чего «за руль» садилась сама обезьяна. «За руль» — условно, поскольку у макаки не было никакой возможности физически управлять тележкой, её тело было строго зафиксировано. За 5-6 недель обезьяна научилась управлять движением тележки, просто представляя соответствующие движения рук и ног.

Нейропати-2. Лекция Алексея Паевского

Где можно использовать такие штуки?

— Нейрокомпьютерные интерфейсы сейчас начинают использовать для работы в космосе, например, или для нейропилотирования — управления дронами. Думаю, очень полезна будет эта технология для работы в опасных зонах.

Но самая, наверное, перспективная сфера применения нейрокомпьютерных интерфейсов — это медицина. Уже сейчас используются протезы, улавливающие сигнал, идущий от мозга к отсутствующей или не функционирующей части тела. В 2012 году прорывную работу сделали учёные университета Брауна, создавшие для парализованной пациентки роботизированную руку, которой она научилась брать предметы и наливать чай, например. Причём сейчас ведутся, и довольно успешно, работы по обеспечению обратной связи. Уже сейчас человек, получая электрический сигнал от датчиков на протезе, может почувствовать температуру, состояние и структуру поверхности. Кроме того, технология BCI активно используется для коммуникации с парализованными пациентами. Можно научить человека «мысленно» двигать курсор мышки на «да» и «нет» и даже формулировать целые предложения.

Это таким устройством пользуется Стивен Хокинг?

— Нет, у него другая машинка, он управляет ей с помощью единственной сохранившей подвижность мышцы около века. Мог бы и нейрокоммуникатор использовать, но сейчас уже смысла нет переучиваться.

Фото: Галина Сущек

То есть, гипотетически когда-нибудь нам не нужна будет клавиатура и мышка?

— В общем-то, и сейчас уже можно печатать без них, но просто руками пока получается быстрее. Вот интересный эксперимент: человеку показывают буквы, посредством МРТ считывают образы, возникающие в его мозгу, и воспроизводят их на экране компьютера. В общем-то, можно различить, какое слово видел человек. Так что вполне уже можно представить такое развитие технологии, что человек будет представлять текст, и он будет появляться на экране.

Сколько времени должно пройти, чтобы такие фантазии стали реальностью?

— Я бы сказал, что это перспектива буквально десяти лет, потому что сейчас всё очень быстро происходит.

Но если человек может передавать сигналы из мозга компьютеру, то и компьютер, наверное, может приказывать мозгу?

— Это целое направление в современной нейрофизиологии — электрическая стимуляция мозга. Стимулируя электрическими импульсами определённые участки мозга, можно вызвать у человека эмоции, чувство голода, галлюцинации и так далее. Эти методы используются для лечения, улучшения памяти. Но это делает человек. Для того чтобы машина научилась делать это произвольно, она должна начать думать. А думать машины не умеют. И даже когда говорят, что компьютер обыграл человека в го, это не означает, что компьютер умный, это означает, что машина запрограммирована на игру в го. И программа, которая играет в го, не сможет с вами сыграть в крестики-нолики. Поэтому до восстания машин ещё далеко. Мы не дождёмся.

Где сейчас сосредоточены основные центры исследования возможностей BCI?

— Лаборатория-лидер — это, безусловно, лаборатория Дьюка в США, где работают Мигель Николелис и, кстати, наш соотечественник Михаил Лебедев. Они сейчас уже начинают ставить эксперименты по созданию интерфейсов «мозг-мозг». А вообще исследования ведутся по всему миру. Есть в Бельгии очень хорошая лаборатория. Очень неплохие группы работают в России. Например, при нижегородском университете есть институт нейронаук, им руководит Алексей Семьянов. Хорошая лаборатория у Александра Каплана — на базе МГУ. Сережа Шишкин и его группа делают интересные исследования в Курчатовском институте. Так что, если людям интересно этим направлением заниматься, есть, куда пойти.

А если для начала только почитать?

— А вот почитать пока особенно нечего, во всяком случае, на русском языке. Какой-то научно-популярной книги, обобщающей опыт в этой сфере, нет. Поэтому можно читать специализированные научно-популярные ресурсы: например, портал «Нейроновости», N+1, «Элементы». «Постнаука» выкладывает небольшие ролики, в которых учёные рассказывают об основных исследованиях и открытиях. На сайте «Популярной механики» есть хорошие статьи.

Кроме того, сейчас появилось мощное кружковое движение, где даже дети могут заниматься нейромоделированием и нейропилотированием. Например, московский технологический институт проводит летнюю школу, где они берут мадагаскарского таракана, вживляют ему в моторную зону электроды и с помощью интерфейса «мозг-компьютер» управляют им. То есть таракана-шпиона может сделать уже школьник.

Нейропати-2. Лекция Алексея Паевского Фото: Галина Сущек

А это не вредно для мозга — экспериментировать с такими устройствами?

— Нет, это полезно. Потому что любая дополнительная активность мозга — вещь полезная. Она развивает нейропластичность, увеличивает количество связей между нейронами, и предохраняет нас от старческой деменции в будущем.

Как ещё можно увеличить количество связей в мозге?

— Первое — это хороший, правильный, здоровый сон. Это реально важно. Потому что во время сна закрепляются те связи, которые сформировались за день, пока мы чему-то учились.

Ну, а чтобы увеличить количество связей в мозге, нужно заниматься интеллектуальной деятельностью, желательно разнообразной. Играйте в интеллектуальные игры, учите иностранные языки, причём, чем более далек будет язык от тех, которые вы уже знаете, тем лучше. Полезно заниматься делами, которые задействуют мелкую моторику: писать от руки, вышивать, играть на музыкальных инструментах — в это время увеличивается количество синапсов, связи становятся более упорядоченными, мозг становится более пластичным и легче справляется с задачами в будущем.

Но главное, без чего ничего не получится — это любопытство. Если есть подлинная радость от нового знания, если ты получаешь удовольствие от узнавания нового, то будет и результат. Наверное, такие люди и идут в науку.