Ссылки для упрощенного доступа

Нейролинк в будущее


Как подсоединить мозг к компьютеру – обсуждают ученые Александр Каплан и Михаил Бурцев

  • Компания Илона Маска "Нейролинк" продемонстрировала революционную технологию подсоединения мозга к компьютеру.
  • В перспективе эта технология позволит увеличить возможности человеческого интеллекта, а также лечить некоторые болезни, например эпилепсию или паралич.
  • Нейротехнологии — уже давно не что-то фантастическое, а реальность, столкнуться с которой можно уже сегодня.

Сергей Медведев: Будущее, как всегда, приходит к нам от Илона Маска. В этот раз американский предприниматель и его компания "Нейролинк" продемонстрировали революционную технологию подсоединения мозга к компьютеру. Это ставит много интересных вопросов. Научится ли компьютер когда-то в будущем читать мысли человека? Можно ли будет вживить в голову человека чип и подсоединить его мозг к интернету?

Корреспондент: Один из самых амбициозных проектов Илона Маска, "Нейролинк" позволит создать эффективный интерфейс "мозг- компьютер", прямое взаимодействие мозга с электроникой. В перспективе эта технология позволит увеличить возможности человеческого интеллекта, а также лечить некоторые болезни, например эпилепсию или паралич.

Ввиду развития искусственного интеллекта и опасности, что он выйдет из-под контроля его создателей Илон Маск собирается разработать прямой интерфейс для коры мозга, который позволит людям эффективнее взаимодействовать с искусственным интеллектом, стать частью самой системы ИИ.

В коре головного мозга — сотня миллиардов нейронов и сетка электродов, считывающая электроимпульсы в 30-40 точках, что дает очень грубую картину. Одно из главных направлений "Нейролинк"— как раз создание методов, которые позволят увеличить область считывания. Нейротехнологии — уже давно не что-то фантастическое, а реальность, столкнуться с которой можно уже сегодня.

Сергей Медведев: У нас в гостях Александр Каплан, психофизиолог, доктор биологических наук, заведующий лабораторией нейрофизиологии, нейроинтерфейса биологического факультета МГУ, и Михаил Бурцев, руководитель лаборатории нейронных систем и глубокого обучения МФТИ и руководитель проекта iPavlov Национальной технологической инициативы. Итак, поговорим об этой новой инициативе Маска. Действительно внутрь мозга вживляются какие-то электроды, прямо шприцем?

Александр Каплан: Технология внедрения электрода человеку в мозг осуществляется уже два-три десятилетия. В мире ходят десятки тысяч людей с этими электродами. Для купирования, например, приступов эпилепсии электроды вводятся в очаг, в место, где возникает возбуждение. Электроды чувствуют наступление этого возбуждения, и через них подается ток, который их купирует. Так что в этом нет ничего удивительного. Шприцы же не для того, чтобы вводить электроды, а для того, чтобы вводить гель для электродов.

Новизна того, что сейчас предлагает Маск, в том, чтобы вводить много электродов, буквально десятки тысяч. Он со своей компанией разработал такую специальную швейную машинку для того, чтобы быстро вводить такие пакеты электродов, сразу по тысяче. Обычно это делается по ходу нейрохирургической операции, специально ради исследования это не делается. Маск еще не делал это на человеке, пока только на крысах.

Михаил Бурцев: Технология действительно не очень новая, но большое число электродов — это преимущество. Маск говорит, что делает это ради того, чтобы спасти человечество. Когда возникнет искусственный интеллект, есть риски, что он может быть недружествен к человеку. Поэтому нам нужно с ним соединиться и стать его частью, тогда он по определению будет кооперативен с нами. Я думаю, для Маска это скорее некоторый ход для того, чтобы успокоить параноидальность в отношении искусственного интеллекта.

Сергей Медведев: Это, видимо, какая-то технология на очень далекое будущее: грубо говоря, подсоединить мозг человека к компьютеру?

Александр Каплан: В сюжете звучало, что речь идет о подсоединении буквально к разуму человека. Мне кажется, это неосуществимая технология. Сколько бы электродов туда ни вживлялось, мы же понимаем, что к каждому нейрону все равно не подведешь электрод, иначе начнет повреждаться нервная ткань. Коды мозга неизвестны. Буквально в каждой паре клеток пробегают нервные импульсы, которые настроились друг на друга. Как мы будем внедряться в это и понимать язык этих конкретных соединений? Мне кажется, нет теоретических перспектив в таком полном объеме осуществить с мозгом информационный контакт.

Нервные клетки — это живые клетки, в них много биохимических процессов, но электрические наиболее заметны

Другое дело, что можно научиться тотально менять свойства мозга, например, купировать приступ или догадываться о намерениях человека (ведь намерение двинуть правой или левой рукой откликается в массах клеток). Там не нужно разгадывать какие-то конкретные коды, надо заранее проследить, какая масса клеток реагирует на то или иное намерение, а дальше подсоединяться к этой массе клеток и регистрировать.

Сергей Медведев: А возможно ли вообще прочесть язык мозга, миллиарды сигналов, которые проходят в наших нейронах? Наука ставит такую задачу - понять язык, на котором говорят между собой нейроны?

Михаил Бурцев: Фундаментально, конечно, ставит. Мы можем каким-то образом зарегистрировать этот язык, услышать его, но другое дело - его понять. Потенциально я не ставлю преград, что мы можем когда-нибудь его понять. Но с другой стороны, я пока не вижу и никаких предпосылок для того, что мы в какое-то обозримое время поймем его. В принципе, какие-то корреляции между тем, что человек думает…

Сергей Медведев: То есть можно провести корреляцию между сигналом, искоркой между двумя нейронами и реальной мыслью человека?

Михаил Бурцев: В очень ограниченном эксперименте. Это индивидуально для каждого человека. То, что мы у одного человека нашли нейрон, который коррелирует, не значит, что мы теперь можем, не тестируя другого человека, найти у него такой же нейрон. Нам нужно провести полное исследование этого человека, вставить ему в голову электроды. Понятно, что в пределе нужно знать весь опыт человека, чтобы понять, что с чем скоррелировано. Другое дело - понять намерения. Если есть какие-то действия, которые человек часто делает, мы можем снимать сигнал с моторной коры и предсказывать, к каким действиям это приведет. Эта система должна постоянно подстраиваться, потому что мозг пластичен, этот сигнал будет постоянно модифицироваться, меняться. У нас будет постоянно присутствовать ошибка предсказания намерений человека. Нам нужно постоянно обучать нашу систему под конкретного индивидуума.

Сергей Медведев: Считывается именно электрический импульс?

Александр Каплан: Нервные клетки — это живые клетки, в них много биохимических процессов, но электрические наиболее заметны, их легче зарегистрировать. Поэтому электричество, конечно, удобно. Существуют томографические методы, которые биохимически дают почувствовать, что происходит, но у них большая латентность, они с задержкой.

Сергей Медведев: Томография смотрит, какие молекулы каких веществ соединились?

Александр Каплан
Александр Каплан

Александр Каплан: Смотря какая томография. В основном она чувствует концентрацию гемоглобина, железа, которое циркулирует по сосудам мозга. Если в каком-то месте вдруг начинается концентрация, это означает, что приток крови усилился. Гипотеза такая — а с какой стати? Наверное, здесь усилились процессы. Поэтому лучше все-таки напрямую электрические процессы, они без инерции передают активизацию клеток и так далее. Но вообще-то все методы дополняют друг друга.

Михаил Бурцев: Нужно учесть, что клетки передают сам сигнал в химической форме. Электрический сигнал необходим для того, чтобы выбросить некоторое химическое вещество. Есть основные нейромедиаторы: мы знаем, может быть, десятки, сотни. Можно представить такую метафору: в городе есть люди, они звонят друг другу и что-то говорят по телефону. Регистрируя энергический сигнал, мы регистрируем факт звонка, но чтобы понять саму фразу, нам нужно зарегистрировать именно тот химический сигнал, который клетка выпустила другой клетке. Он время от времени может отличаться.

Сергей Медведев: Можно сказать, что наша мысль — это некая химическая реакция, эти связи между нейронами — сумма каких-то химических обменов, которые были активированы электрическими сигналами?

Михаил Бурцев: Я бы так не сказал. Это совокупная работа многих клеток.

Александр Каплан: Это самый провокационный вопрос — отношений между мозгом и содержанием того, что есть в мозге. Дело в том, что мысль — это процесс, это нейроны, импульсы, конкретная передача движений электродов. Мысль — это некоторый процесс, который развивается в рамках нашего опыта. Если у нас нет опыта в отношении, допустим, космических тел или комических аппаратов, у нас даже мысли об этом не может быть. Мысль развивается на основе активности нейронов, но она над ними — это совокупная активность множества нейронов, которая впитывает в себя не только конкретные зрительные, слуховые и прочие ощущения, наши предыдущие ожидания, эмоции и прочее, но идет такая совокупная деятельность мозга. Чтобы поймать эту мысль, надо регистрировать все в мозгу.

Когда мы с вами общаемся, мало того, что мы используем свой собственный опыт, мы используем еще и опыт нашего общения с другими людьми. Я должен отдавать себе отчет, понятен ли я другому человеку. Это еще некоторый социальный вопрос. Мысль трактуется только в контексте опыта, нашего и собеседника.

Сергей Медведев: Как я понимаю, нейрокоммуникаторы находят достаточно широкое распространение. Скажем, уже силой мысли можно и предметы двигать.

Если мы все-таки договоримся с искусственным интеллектом, сделаем его помощником для нашей же работы, тогда он будет для нас не опасен

Александр Каплан: Силой мысли ничего нельзя двигать: это всего лишь метафора. Нейрорычаг был первично разработан как технология как раз в моей лаборатории, а дальше это продвигалось как реальный продукт. По электрической активности мозга можно догадаться о том, какую букву конкретно сейчас думал человек, а все буквы представлены на экране.

Сергей Медведев: А целое слово нельзя понять?

Александр Каплан: Во всех лабораториях мира эта технология построена так, что все эти понятия: если это слово, так слово, если буква, так буква, если пиктограмма, так пиктограмма, - представлены на экране и подмигивают. Реакцию на эти подмигивания мы и ловим. Тут такой физиологический фокус: если нас интересует какая-то пиктограмма, буква или электронный адрес какого-то человека, то реакция на подмигивание этого квадратика или прямоугольника будет чуть-чуть отличаться от всего остального. Здесь нужны хорошие алгоритмы, математика, чтобы поймать этот момент, и мы будем знать, что же его интересует из данного набора знаков.

Сергей Медведев: Сколько слов в минуту можно воспроизвести?

Александр Каплан: Все ограничено распознаванием этой реакции, а еще перемигиванием этого экрана, так что это примерно шесть-десять букв в минуту, при том, что если мы печатаем двумя пальцами, это будет 90 букв. Для здорового человека нужно еще подумать, для чего это нужно, а для пациентов быстрее не нужно, потому что у них такая болезнь, что они быстро утомляются.

Сергей Медведев: При этом они могут коммуницировать, читать интернет.

Александр Каплан: Все, что мы можем подать в качестве знаков, пиктограмм на экране, соединим дальше — это делается под конкретного человека, в конкретной среде. Это сильно расширяет зону его самодеятельности, самостоятельного существования. В данном случае можно сократить медперсонал, расширить его возможности по социальным сетям и так далее.

Сергей Медведев: Это одна часть этой истории, интерфейса мозг-компьютер. А другая часть — это когда компьютер каким-то образом может внедряться в мозг, проецировать что-то на него.

Михаил Бурцев: Эксперименты на животных показывают, что мы можем создавать иллюзию чего-то у животного. Например, мы можем вызвать реакцию страха, пытаясь воспроизвести активацию нейронов, связанных с той обстановкой, в которой животное было натренировано чувствовать этот страх.

Сергей Медведев: Чисто электрическим импульсом?

Михаил Бурцев: Здесь гораздо более сложная технология, оптогенетика. Мы управляем нейронами не при помощи электрического сигнала, а при помощи света, но в конце концов все равно транслируется электрический сигнал. Мы можем встроить в мембрану клеток, в мембрану нейронов определенные белки, которые будут управлять разностью потенциалов этой клетки, и управлять электрическим поведением этих клеток. Более того, мы можем сделать очень хитрый эксперимент, и эти белки, фоторецепторы, встроятся только в клетки, которые были связаны с определенным воспоминанием. Это гораздо более сложная система, связанная с генетикой, с экспрессией этих белков. Тогда те клетки, которые были связаны с обстановкой во время удара током, например, только их работа будет активирована или, наоборот, подавлена в зависимости от того, какой белок там был экспрессирован.

Сергей Медведев: В этом, наверное, есть большой потенциал, если через эмоцию можно апеллировать к некоему предыдущему опыту живого существа? Наш опыт бесконечен, у взрослого развитого человека когда-то состоялся опыт и радости, и духовного озарения, и боли, и страха. Если мы можем зафиксировать какие-то сигналы, связанные с этим опытом, и воспроизвести их, значит, мы можем управлять мозгом человека, его личностью?

Александр Каплан: Вы же сами сказали — опыт бесконечен. Это означает, что мы должны предварительно протестировать, какие нейроны относятся к конкретным фактам этого бесконечного опыта. Но это же невозможный эксперимент. Еле-еле удается установить, с какими клетками связаны два-три каких-то сигнала.

Сергей Медведев: Вот вы узнали, с какими белками связан предыдущий опыт страха этой бедной мышки, и можете так воздействовать извне на ее мозг, чтобы она испытала чувство страха. А вот представьте — целая толпа людей…

Михаил Бурцев: Есть очень важный момент: мы можем пометить эти клетки только в процессе обучения. Есть гипотеза: когда мы что-то вспоминаем, мы можем тоже биохимически определить клетки, связанные с этим воспоминанием. Но это гипотеза. В некотором смысле мы можем предположить, что когда мозг что-то вспоминает, он дообучается. Если это правда, тогда тот эксперимент, про который вы говорите, выглядел бы так: мы должны заставить человека что-то вспомнить, чтобы тот белок, который есть именно в этих клетках, начал работать, и тогда мы сможем потом вызвать или подавить это конкретное воспоминание. Это можно использовать для лечения депрессии: мы можем напомнить какой-то депрессивный опыт, эти клетки активируются, мы их пометим, а потом будем уменьшать их активность, чтобы эта картина у человека не всплывала.

Сергей Медведев: А эти клетки можно как уменьшить, так и увеличить, и есть возможность индуцировать человеку депрессию?

Михаил Бурцев
Михаил Бурцев

Михаил Бурцев: Клетки, которые составляют ваш опыт, работают вместе, это процесс активации многих клеток последовательно. Опыт — это не какая-то сущность, которая хранится в вашем мозге в виде отдельной записи, это комбинация ваших предыдущих воспоминаний, в этот опыт включены ваши воспоминания: где вы были за десять лет до этого и так далее. А теперь представьте, что вы все это подавили. Невозможно предсказать в реальности, что с вами случится, вы можете забыть не только то, что связано с этим конкретным воспоминанием, но и все, что было с ним ассоциировано. Вопрос: нужно ли вам это? Конечно, если это какая-то патология, у вас действительно депрессия, вы находитесь на грани самоубийства, возможно, это будет важно. А просто как манипуляция эта технология потенциально возможна, но практически пока еще никто ее не сделал, даже на животных такого опыта не было.

Александр Каплан: Теоретически можно тотально воздействовать на мозг. Тотально воздействует на мозг дубинка, например. Можно делать воздействия более локальными, не только в негативную, но и в позитивную сторону. Но все равно это не информационный канал передачи взаимодействия. Вот это самая главная проблема.

Сергей Медведев: Если мы знаем, какие биохимические реакции ассоциируются с чувством страха, мы подавляем их у целевой группы и получаем воинство берсерков, воинов, лишенных страха в результате внешнего воздействия.

Михаил Бурцев: Это можно делать и воспитанием, и речью, и разными жидкостями.

Александр Каплан: Дело в том, что это тотальное воздействие, это не целевое, не точечное взаимодействие, потому что нет конкретных информационных каналов, через которые мы могли бы очень точно взаимодействовать с мозгом. Возможно, есть такой путь в далеком будущем, а может быть, в не очень далеком. Дело в том, что эти взаимодействия нужно делать не односторонне, как мы сейчас делаем: регистрируем, расшифровываем, что это за электрическая активность, какие там реакции, а потом пользуемся этими реакциями. Если мы поставим во взаимодействие два мозга, один будет естественный, реальный мозг человека, а с другой стороны будет действовать программа искусственного интеллекта, которая будет не просто расшифровывать реакции, а адаптироваться, то мозг вместе с программой искусственного интеллекта будут взаимно адаптироваться. Например, у человека целевая мысль - включить телевизор, у него есть некоторая электрическая активность. Искусственный интеллект пытается разобраться, какие же знаки есть в этой электрической активности, чтобы включить телевизор. Мозг тоже начинает подстраиваться, и они постепенно начинают понимать друг друга, вдруг начинаются редкие включения, а когда это доходит до 100%, они абсолютно друг друга понимают, следовательно, между ними выработался мозго-машинный язык, вне зависимости от участия исследователей.

Сейчас уже парализованные люди могут управлять манипулятором, с помощью которого можно взять чашку

Идеи Маска не так уж плохи: если мы все-таки договоримся с искусственным интеллектом, то есть сделаем его помощником для нашей же работы, тогда он будет для нас не опасен. Мы будем пользоваться его заоблачной памятью, его чудовищным быстродействием, но творческий запал и намерения будем вносить от себя.

Сергей Медведев: Хотелось бы поговорить о взаимодействии мозга и искусственного интеллекта, об архитектуре искусственного интеллекта: насколько она воспроизводит структуры мозга.

Михаил Бурцев: Если мы посмотрим на подходы к тому, как мы могли бы делать искусственный интеллект, то их два основных. Первый скорее о том, что мы пытаемся смоделировать мыслительную деятельность человека, это больше символьный подход, когда мы пытаемся придумать, как человек, манипулируя некоторыми понятиями, символами или еще чем-то, решает задачу, и строим искусственный интеллект. Другой подход говорит: все равно все понятия возникают из-за активности нервных клеток, давайте построим такой алгоритм, который будет моделировать сеть нейронов. Эти два направления параллельно развиваются уже 50 лет. Сегодня, например, основное распространение и основной прогресс связан именно с нейросетевыми методами. Но при этом стоит отметить, что принцип работы модели нервной сети у программ только метафорически напоминает то, что происходит в мозге, при помощи него нельзя смоделировать мозг, потому что там совершенно другой принцип адаптации и обучения.

Сергей Медведев: Есть человеческий мозг, а есть искусственный интеллект, каким-то образом через какой-то интерфейс они начинают взаимодействовать, искусственный интеллект подстраивается под человеческий мозг. В этом направлении ведутся какие-то разработки?

Михаил Бурцев: Естественно, сейчас все нейрокомпьютерные интерфейсы в той или иной мере связаны с алгоритмами, которые учатся понимать, о чем думает мозг. Эти алгоритмы будут становиться все более и более сложными, все более и более адаптивными, будут все лучше и лучше понимать человека. Тут важно, что и человек будет лучше адаптироваться к этим алгоритмам. Я думаю, что здесь при взаимодействии с компьютером будет выработан некоторый язык общения, когда мы будем передавать компьютеру ровно то, что хотим, и не будем говорить ему то, чего не хотим.

Александр Каплан: Когда мы говорим друг с другом, мы все-таки стараемся адаптировать свой разговор таким образом, чтобы это было максимально понятно. Мы автоматически подстраиваемся под того, с кем говорим, даже словарный запас немножко меняется, настраиваясь. Вот так же должны настраиваться эти две системы, чтобы быть понятными друг другу.

Сергей Медведев: Мы сможем думать при помощи компьютера? Сейчас идет переход от клавишного к голосовому интерфейсу - каков следующий шаг? Есть ли интуитивный, телепатический интерфейс, который будет считывать компьютер?

Михаил Бурцев: Тут все зависит от задач, которые мы решаем. Для каких-то задач нам достаточно клавиатуры, для других нужен голосовой интерфейс, для каких-то нам понадобится прямой интерфейс. Пока кажется, что для решения каких-то научных задач достаточно и клавиатуры. Возможно, мы придумаем более эффективный способ.

Александр Каплан: Тут важен принципиальный переход. Все эти интерфейсы современного уровня — это интерфейсы манипулирования кнопками, только это кнопка не на клавиатуре, а на экране компьютера, которую мы мысленно нажимаем. Это все уже прошлый век, нам нужно перейти на управление ячейками памяти компьютера, тогда переключение этих единичек и ноликов можно сделать функцией, зависящей от мозга. Мы можем поместить в определенную ячейку телефонный номер, который не нужно записывать куда-то, мы можем поместить или активировать операцию, действие, и тогда нам не нужно будет вычислять это, мы просто обратимся к этой ячейке памяти, она это сделает и вернет нам. Но для этого нужны развитые интерфейсы, понимающие друг друга. Вот это сейчас разработано в наименьшей степени - как обратно получить информацию от компьютера.

Сейчас уже парализованные люди могут управлять манипулятором, с помощью которого можно взять чашку. Это прямые команды от мозга. Но дело в том, как сделать так, чтобы эта искусственная рука чувствовала и передавала это чувство обратно в мозг. Мозг постепенно выучивает эту азбуку, потому что он чудовищно пластичен, он понимает закономерности. А это электрический язык, который придумывается в этой системе: искусственный интеллект и мозг. Дальше можно взаимодействовать и развивать этот язык, а как глубоко и далеко — мы не знаем.

Сергей Медведев: Я слышал, что сейчас слепым людям возвращают зрение: камера считывает, регистрирует предметы и передает в мозг сигналы, которые вызывают образы, связанные с этими предметами. От рождения слепые люди начинают видеть предметы при помощи камеры.

Александр Каплан: В России есть два таких пациента. Конечно, там речь идет не об образах, а о передаче примерного распределения освещенности в пространстве перед глазами, и таким образом людям дается возможность ориентироваться в пространстве. Никакие образы, конечно, не возникают.

Сергей Медведев: Мы действительно выходим на некие границы этики, понимания того, что является человеком. Я ухожу из этого эфира хотя бы успокоенным, что хакнуть мозг еще нельзя, компьютер пока не читает наши мысли, и мы можем сохранить нашу идентичность перед лицом искусственного интеллекта.

Уважаемые посетители форума РС, пожалуйста, используйте свой аккаунт в Facebook для участия в дискуссии. Комментарии премодерируются, их появление на сайте может занять некоторое время.

XS
SM
MD
LG