Как мы будем управлять техникой через нейроинтерфейсы
Еще совсем недавно казалось смелой фантастикой управление автомобиля и цифровой техникой не жестами, не взглядом, а мысленными командами. Теперь в новостях про технологии ближайшего будущего активно обсуждают нейроинтерфейсы, «посредники-переводчики» между языком человеческого мозга и компьютерными командами.
В августе 1875 года английский врач и физиолог Ричард Кейтон сообщил Британской медицинской ассоциации о том, что ему удалось выявить электрические импульсы на поверхности живого мозга подопытных кроликов, собак и обезьяны. Это событие вдохновило немецкого физиолога и психиатра Ганса Бергера. В 20-е годы прошлого века он открыл альфа-ритм человека и стал основоположником развития электроэнцефалографии, сделавшая прорыв в научном сообществе и позволила регистрировать активность человеческого мозга. Эти открытия стали основополагающими в дальнейших исследованиях в области компьютерных интерфейсов.
В 1960-е годы за разработку мозговых интерфейсов берется американское военное ведомство DARPA (Управление перспективных исследовательских проектов Минобороны США), а через 10 лет, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе организует собственную исследовательскую группу. Предполагалась, что расширенный интеллект, превзойти искусственный. Но вживлять работающие прототипы в организм человека начали в 90-е годы, после продолжительных экспериментов над животными. Первые разработанные для человека устройства позволяли восстанавливать двигательные навыки, а также возвращать потерянные зрение и слух.
Исследователь Филипп Кеннеди осуществил первую крупную имплантацию мозгового интерфейса. Главным и единственным преимуществом этой разработки было использование беспроводного диэлектрода. В 2001 году Джон Донохью и его группа исследователей из Университета Брауна сформировали публичную компанию Cyberkinetics. Её целью стало коммерческое проектирование mind-machine интерфейса, получившего название BrainGate, а в июне 2004 года появился первый пациент, которому успешно имплантировали этот нейроинтерфейс. NeuroPort стал первым коммерческим продуктом компании. Исследователи Медицинского центра Колумбийского университета успешно наблюдали и регистрировали электрическую активность мозга с повышенной точностью. По их словам, система нейронного мониторинга NeuroPort позволила идентифицировать активность микрососудов у пациентов до возникновения эпилептических припадков.
Позже исследователи из Центра Уодсворта Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк представили отчет об исследовании — возможности управления компьютером с помощью мозгового интерфейса. В ходе исследования пациентов просили носить колпачок с электродами для захвата сигналов электроэнцефалографии от моторной коры — части головного мозга, которая управляет движением.
В 2003 году в свет вышла Mindball Game. Цель игры заключается в том, чтобы быть менее напряжённым, чем противник, и, таким образом, переместить физический мяч в его ворота. На игровом поле во время игры движется мяч. Игроки надевают повязки с электродами, прикрепленными к столу. Электроды же дополнительно подключены к биосенсорной системе. Система, которая используется для измерения биологических сигналов организма, регистрирует электрическую активность в головном мозге, преобразуя ее в более привычный вид — электроэнцефалограмму. Игроки и зрители могут следить за мыслительным процессом игроков во время игры, поскольку активность мозга игроков отображается графически, если к ним подключен монитор.
С 2004 года в России, группа компаний Нейроботикс при сотрудничестве с МФТИ, Инновационным центром Сколково, Научным центром неврологии и другими профильными институтами активно разрабатывается портал с когнитивными тестами и нейроиграми braincomputer.io. Используя беспроводные системы регистрации электроэнцефалограммы, можно попытаться распустить цветок силой мысли или защитить планету от астероидов с помощью своих альфа-ритмов.
В 2016 году Илоном Маском была основана отдельная нейротехнологическая компания, которая планировала разрабатывать и производить имплантируемые нейроинтерфейсы. В 2019 году был продемонстрирован результат трехлетней работы команды Neuralink - заушный имплант, который благодаря гибким полимерным «нитям» с электродами, вживлялся в кору головного мозга человека, считывал активность нейронов и мог стимулировать их. Для успешной имплантации был разработан специальный робот, который больше похож на необычную швейную машинку с микроскопом и умеет вставлять по шесть «нитей» в минуту. Эта разработка стала одним из первых шагов в поисках массового лечения болезней Альцгеймера и Паркинсона, восстановлении моторных функций, депрессии, паралича, эпилепсии.
Помимо медицинских функций, Neuralink поможет рядовому пользователю управлять своим телефоном или ноутбуком без физического контакта с устройством. Силой мысли можно будет листать страницы в интернете, общаться в мессенджерах или просто выбирать нужный контент в социальных сетях.
Преимущество системы Илона Маска — объём собираемых данных. На первом экземпляре информация считывалась с 1500 электродов, что в 15 раз лучше существующих в настоящий момент аналогов у других производителей. New York Times пишет, что такого объёма информации уже достаточно для проведения точных исследований в науке и медицине.
Сегодня у Neuralink уже есть множество конкурентов, часть из них получает финансирование из Министерства обороны США и нацелены на военные эксперименты. За последнее десятилетие Пентагон спонсировал как исследования в области фундаментальных наук о мозге, так и разработку систем управления, которые позволили бы управлять «мозгом» протезных устройств.
В конце августа 2020 года, Илон Маск презентовал новое поколение своих чипов на мероприятии, которое, по его словам, было нацелено «на поиск талантливых специалистов для работы над проектом, а не сбор инвестиций». Если прошлая версия устройства была слишком громоздкой, то переработанный вариант нейроинтерфейса уместился в один небольшой чип размером всего лишь 23х8 миллиметров. Теперь мозговой интерфейс может измерить давление и температуру, и отследить движения человека. В отличие от носимых гаджетов, например, фитнес браслетов, она может с большей точностью распознать раннюю стадию инсульта или инфаркта. Запаса аккумулятора будет хватать на день, а заряжаться придется ночью через кабель с магнитным креплением.
Кроме этого Маск продемонстрировал еще и трех участников эксперимента — свиней Джойс, Дороти и Гертруду. Джойс не вставили имплант, двум другим свиньям: у Гертруды он остался, а у Дороти был извлечен спустя некоторое время. Животные перенесли все операции успешно и никаких проблем или осложнений в организме выявлено так и не было.
Предполагается, что в будущем при помощи чипа станет возможно управлять электрокарами Tesla, вызвать автомобиль к себе с парковки силой мысли или управлять мультимедиа системами в поездке. Neuralink можно будет использовать для управления в играх. Маск пообещал, что чип можно будет использовать в серии игр StarCraft. Скорость работы нейроинтерфейса несопоставима с существующими компьютерами. Задержка при записи и чтении информации на прототипе — менее наносекунды. Изначально цена чипа будет высокой, но очень быстро сможет снизиться до нескольких тысяч долларов, и в эту стоимость будет включена операция.
Можно смело предположить, что в ближайшие два десятилетия мозговой интерфейс станет неотъемлемым помощником для миллионов людей.
Александр Григорьев ЦСО "Крокус"
