Скриншот Стивена Шенкленда / CNET2020 год сделал тему нейроинтерфейсов крайне популярной: режиссёр Никита Михалков считает, что с их помощью уже устанавливают контроль над людьми, а Илон Маск представил публике робота, способного поставить нейроинтерфейсные операции на поток. Тем не менее, медийная картина возможностей «чипирования» имеет не так много общего с реальностью. Вопреки волнениям масс, ни чтения мыслей, ни, тем более, подчинения людей с помощью нейрочипов ожидать не приходится. IQ.HSE поговорил с исследователями из НИУ ВШЭ, чтобы понять почему, — и что на самом деле возможно в этой области.
Илон Маск просто лучился оптимизмом на презентации двух свиней, подвергшихся роботизированной хирургической операции по внедрению в мозг тысячи электродов от нейрочипа. Его стартап Neuralink пока делает лишь первые шаги, но нейроинтерфейс уже умеет отслеживать действия, которые лабораторные поросята совершали своими рылами. Однако и робот-хирург, делающий отверстия в черепе в обход кровеносных сосудов, и само устройство, конечно же, создавались в расчете отнюдь на свиней.
Сам бизнесмен этого и не скрывает. По его словам, на первом этапе нейроинтерфейсы будут изучать «язык» мозга, — деятельность нейронов, сигналы от которых чип может считывать. В дальнейшем учёные проанализируют всю собранную информацию и сопоставят с действиями, совершаемыми лабораторным животным или испытуемым с вживлённым чипом. А потом такие устройства, научившись «читать» сообщения мозга, вступят с ним в «диалог»: нейроинтерфейсы помогут бороться с депрессией, а затем и обеспечить обратную связь с продвинутыми протезами утерянных людьми конечностей.
Но всё это лишь «ближний план» событий. Конечная цель Neuralink — такая интеграция людей с машинами, при которой человечество сможет не допустить победы так называемого «сильного искусственного интеллекта» над видом Homo sapiens sapiens . Илон Маск сформулировал это так: «Философия Neuralink: не можешь победить их — объединяйся с ними».
Понятие «сильный искусственный интеллект» введено философом Джоном Сёрлем. Он считал, что это будет такая компьютерная программа, которая не просто моделирует разум, но уже сама по себе является разумом, хотя и не обязательно похожим на человеческий. Тем не менее, «сильный ИИ» способен мыслить, обосновывать и решать проблемы, рефлексировать свои размышления и осознавать себя.
Между тем, у проектов по «чипизации» полно скептиков. С «обывательского» фланга их атакуют те, кто верит: «чипизация» — уже на пороге. С её помощью элиты будут контролировать поведение принудительно или втайне чипированных масс. Режиссёр Никита Михалков в этом году сделал на эту тему настолько радикальный выпуск своей передачи «Бесогон», что даже сайт «Россия 24», где она регулярно выходит, показывал её лишь в часы с минимальным количеством телезрителей. По мнению Михалкова, конечная цель чипизации, ключевым игроком в которой он считает Билла Гейтса, — сокращение населения планеты.
Решительно непонятно, почему режиссёр в контексте чипизации ополчился именно на Билла Гейтса. У бывшего главы Microsoft нет ни одного проекта в этой области, приближающегося по возможностям к Neuralink Маска. Наиболее вероятная причина, по которой Михалков (и не только он) увидел в роли «главного по чипизации» Гейтса заключается в том, что миллиардер публично называл рост населения Земли большой проблемой. Никита Михалков и другие конспирологи подозревают, что чипизация — через контроль человеческого поведения — поможет мировой элите её решить.
А вот Илон Маск, в отличие от Гейтса, носитель полностью противоположной идеи — и крайне нетипичной для современного западного мира. Как он не раз отмечал:
«Большинство думает, что на планете слишком много людей, но в действительности это устаревшая точка зрения… крупнейшей проблемой мира, с которой он столкнётся в ближайшие 20 лет, будет коллапс населения. Коллапс».
Миллиардер имеет в виду пока лишь коллапс численности трудоспособного населения в основных экономиках мира — сокращение числа людей в абсолютных цифрах начнётся, по прогнозам учёных, только в 2060-х. Но и так ясно, что на роль зловещего сторонника чипизации ради сокращения численности людей он откровенно не годится, поэтому Михалков и не выбрал его мишенью для своих атак против «чипизации».
С другой стороны визионерство основателя Neuralink критикует и ряд учёных. Причины, правда, диаметрально противоположные: они не верят в реализуемость его планов. Одни говорят, что электроды в мозгу со временем обрастают соединительной тканью и становятся неработоспособны. Другие — что «язык мозга» не просто непонятен, но ещё и меняется со временем в любой нервной системе, и поэтому сама задача его понимания на сегодня неразрешима. Третьи напоминают, что даже тысячи электродов вживленных в мозг, как у свиней Маска — это ничтожно мало для создания полноценного нейроинтерфейса, и одно это делает «чтение мыслей» довольно сомнительной идеей.
Всё это означает, что часть целей Neuralink могут оказаться в принципе недостижимы — по крайней мере, без смены парадигмы в области создания нейроинтерфейсов.
IQ побеседовал с двумя учёными, специалистами по нейронаукам из НИУ ВШЭ, для того чтобы понять, каково реальное положение вещей в этой области. Как оказалось, наши исследователи в определенных аспектах находятся на переднем крае науки, работая над решением сходных проблем, но с заметно иной позиции.
«Железный» контроль поведения
Алексей Осадчий, директор Центра биоэлектрических интерфейсов Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ— В СМИ циркулируют весьма своеобразные представления о возможностях нейроинтерфейсов — что, якобы, всё готово для «чипизации» населения, или даже, что она уже идёт с помощью «вакцины от коронавируса». Причём технические возможности внедряемых при этом устройств позволяют не просто считывать информацию из мозга, но и управлять поведением человека, менять его гормональный фон и так далее. Понятно, что всё это тяжелая конспирология, но, как по-вашему, что-то из этого может быть технически реализовано в близкой перспективе?
— Я бы переформулировал Ваш вопрос следующим образом: возможно ли влиять на мозг на подсознательном уровне, чтобы человек не понимал, что его контролируют, склоняют к какому-то решению? Да, на самом деле это вполне возможно. В том числе посредством «железных» решений, например, транскраниальной магнитной стимуляции (Transcranial magnetic stimulation, TMS). То есть имплантировать для этого в мозг чип, как у Neuralink, вовсе и не нужно. Достаточно простимулировать определенную область коры головного мозга внешним источником магнитного поля — без всяких отверстий в черепе — и поведение человека станет, например, более рискованным. Такие возможности магнитной стимуляции — известный доказанный факт, и подобные исследования проводятся в том числе и у нас.
Метод транскраниальной магнитной стимуляции основан на принципе электромагнитной индукции. Возле головы испытуемого помещают генератор магнитного поля («койл»), который с определённой частотой и интенсивностью генерирует магнитные поля. Они легко проходят сквозь череп и мозговые оболочки, достигают близлежащих нейронов (на глубине до 5 см) и активируют, либо, наоборот, временно «отключают» их.
В этом смысле — да, влияние возможно. Но оно потребует достаточно громоздкого оборудования, и уже поэтому как-то скрыть от человека тот факт, что на него пытаются повлиять — будет очень сложно (если вообще возможно).
Устройство для транскраниальной магнитной стимуляции грызуна / Wikimedia CommonsМожно ли добиться подобного эффекта за счёт менее громоздких решений типа чипов со множеством электродов, как у Маска? Это очень сложный вопрос. Думаю, в какой-то степени это возможно — если имплантировать в нужную часть мозга. Но это вовсе не будет некий «железный» контроль — скорее всего, если человек об этом узнает, то он сможет научиться противостоять такому влиянию. Однако, потенциально, я думаю, возможно сделать такую стимуляцию подсознательной. При этом она будет менять поведение человека и ему придётся противостоять уже своим поведенческим проявлениям.
В целом я понимаю, о чём говорит тот же Никита Михалков, высказывая свои мрачные подозрения по поводу нейроинтерфейсов. Мне понятна его позиция, я сам православный и это мне не мешает успешно заниматься наукой. При этом я не могу сказать, что разделяю его опасения в том несколько обывательском виде, в котором Никита Сергеевич их высказывает — про массовую «чипизацию населения», надвигающееся лишение свободы воли «чипированных» и т.д.
Аналогичное устройство для человека, при определенных условиях позволяющее влиять на его поведение во время эксперимента.Но вот то, что можно определённым образом влиять на человеческий мозг с помощью ряда современных устройств, сместить поведение человека, например, с точки зрения risk taking в нужную сторону — подняв готовность к риску или вернув её в норму — это действительно так. Правда, сходного результата можно добиться и «таблетками» — определенными фармакологическими препаратами, И, тем не менее, важно понимать, что принципиально это возможно. Правда, это не минусы нейроинтерфейсов, а просто их возможности, которые можно повернуть и в полезную сторону, например, для лечения депрессий.
— Но разве то, о чём вы говорите, это не воздействие на тонкий механизм мозга с помощью «лома» — мощного внешнего фактора, а вовсе не «точное управление» поведением человека с помощью нейроинтерфейса? Чем же это отличается от возможностей антидепрессантов и других препаратов, уже давно влияющих на нейрофизиологию людей?
— Разделительная черта между нейроинтерфейсами, способными влиять на поведение людей, и препаратами, уже влияющими на него, пролегает через историю их развития. Даже технология транскраниальной магнитной стимуляции не развивалась как средство контроля над поведением, это важно понимать. Её исходно создавали для каузального исследования функций мозга — и это отличает её от препаратов, сама цель создания которых была конкретно во влиянии на мозг.
Что такое каузальное исследование функций в данном случае? Допустим, мы знаем, что вот эта область коры мозга отвечает за те или иные виды умственной активности. Значит, если мы возьмём и перевозбудим её — посредством внешней стимуляции магнитным полем, то активность, за которую она отвечает, будет более ярко выражена. И наоборот — если подавим её, то в поведении человека этого элемента будет меньше.
И только спустя время, после длительного периода изучения подобных каузальных связей «стимул — реакция», учёные поняли, что так можно лечить и депрессию. Более того, поскольку это не «таблетки», то нет мощных побочных эффектов, как от ряда антидепрессантов, нет нагрузки на печень, на почки и так далее.
Также есть методы, альтернативные транскраниальной стимуляции, например, технология нейрообратной связи. Вы считываете активность мозга — какой-то определенный её тип, который важен в контексте конкретного расстройства — и показываете самому человеку эту активность в виде, допустим, столбика, который становится то выше, то ниже. И вот вы говорите участнику эксперимента: «Сидите, пыхтите, и пытайтесь думать примерно так-то и так-то, чтобы столбик [нужный вам вид активности] рос». И вот он сидит, пыхтит, и если добивается того, чтобы условный столбик рос — у него нормализуется какая-то функция мозга, то есть расстройство отступает благодаря способности мозга к самонастройке в такой достаточно экзотической ситуации, когда невидимая активность мозга предъявляется ему же самому извне — через органы чувств человека.
— Из литературы складывается впечатление, что на сегодняшний день нейроинтерфейсы, такие как у Маска, в 1000-2000 электродов, лишь в самом начале пути. То есть в считываемых сигналах мы видим какие-то пики, провалы на графиках, но смотрим на них как на этрусские надписи: видим «буквы» (сигналы), но не понимаем «языка» (их значения). Как же тогда можно оказывать воздействие на поведение, если мы по сути не вполне понимаем язык нейронов? Ряд учёных вообще считает, что этот «язык» меняется даже у одного и того же человека с возрастом.
— Дело в том, что на наше поведение влияет не активность какого-то одного нейрона, но достаточно больших их групп. Иначе, учитывая сложность нервной системы и необходимость обеспечения устойчивости её работы и не могло и сложиться. Ведь, чтобы система была устойчивой, нельзя каким-то критически важным элементом поведения управлять через активность одного нейрона. И мы видим подтверждения такой «устойчивости», независимости от одиночных нейронов на практике. Есть примеры, когда люди из-за травмы теряют часть коры головного мозга, и при этом их психика продолжает вполне нормально функционировать.
Понятно, что есть так называемая функционально невосполнимая кора (речевая и моторные зоны, например). Но в общем случае мозг вполне устойчив за счёт возможности дублирования функций нейронов коры их соседями, — за счёт механизмов пластичности, которые особенно выражены после травмы мозга, когда необходимо компенсировать функциональные потери. Например, известно, что у постинсультных больных пластичность мозга такая же как у ребенка: мозгу нужно себя починить, и вот нейронные популяции, ещё вчера «отвечавшие» за один процесс, уже реализуют совсем другой.
Что это значит на практике? Когда мы наблюдаем с помощью нейроинтерфейса активность мозга при депрессии, например, мы видим, что мощность альфа-ритма в определенном участке мозга пациента больше, чем у здорового человека. Тогда исследователи говорят: «А давайте мы будем воздействовать на этот альфа-ритм при помощи ТМС, стимуляции постоянным\переменным током или же используя технологию нейрообратной связи — и посмотрим, что получится». В итоге иногда достигается заметное снижение признаков депрессии.
То есть с практической точки зрения совсем не обязательно понимать механизм, «язык», чтобы добиться нужного вам результата. В медицине, кстати, вообще так часто бывает: врачи лечат какую-то болезнь эмпирически подобранным лекарством, не зная, как конкретно оно работает. Например, цингу предупреждали соком цитрусовых больше века, прежде чем поняли, почему это помогает.
— Давайте вернемся к многоэлектродным нейроинтерфейсам Маска.
— Здесь другая ситуация. С помощью таких нейроинтерфейсов мы видим активность огромного числа — тысячи, двух тысяч нейронов (можно и больше, пока это сложно технологически, но в принципе возможно) — и записываем эту активность. Дальше мы учимся её интерпретировать в контексте конкретной задачи.
Допустим, вы хотите декодировать активность нейронов во время движения руки человека с нейроинтерфейсом. Тогда вы записываете ее, а затем просите испытуемого не двигая рукой представить, вообразить себе это движение. При этом нейроны работают так же, и у вас получается (не с первого раза, после ряда попыток) «расшифровать» конкретную нейронную активностью для конкретной задачи.
Таким образом можно декодировать даже очень сложные виды активности. Например, у вас круглая мишень, по периметру которой расположено восемь точек. Ваша рука направлена в центр мишени. Дальше операторы эксперимента подсвечивают одну из этих точек на периферии мишени, и вам нужно передвинуть на неё руку. Так вот, оказывается, можно найти такие популяции нейронов, которые кодируют конкретно угол, на который вам нужно сместить руку, чтобы попасть в нужную точку.
— То есть, получается, что даже для очень сложных задач нейроинтерфейсы могут считывать «команды» на движения. Но это все же совсем не то, что читать мысли человека?
— Мысли — это гораздо, гораздо сложнее. Чтобы понять, до какой степени, приведу пример. Недавно вышла у наших коллег научная работа, где они писали, что, якобы, увидели, как у человека сменяются определенные паттерны активности мозга — авторы работы предполагают, что это разные мысли, то есть человек думал об одном, был один паттерн, подумал о другом — активность изменилась. Исследователи прямо так и пишут: сменяются мысли. Мне это всё кажется необоснованным заявлением. На данном этапе нашего понимания работы мозга недостаточно, чтобы декодировать разные мысли. Это просто нереально, за исключением ситуации, когда мы обучили наш классификатор на конечном наборе «мыслей», но можно ли назвать это мыслями…
Это же можно сказать и о другой недавней работе наших коллег из «Нейроботикс» (группа российских компаний): они показывали человеку различные фильмы и из активности зрительной коры выстраивали те картинки, что он видит. Но это всего лишь декодирование активности первичной зрительной коры, вызванной видеорядом. Понимаете, ведь пока человек на что-то смотрит, с сетчатки глаза идёт прямой поток сигналов на первичную зрительную кору. В итоге исследователи эти сигналы считывают и называют это «мысли». Но это вовсе не есть мысли, это просто электрические сигналы от глаз. Вы фактически смотрите на реакцию мозга на изменения светового потока в поле его внимания. Только причём тут его мысли по поводу увиденного, которые возникают совсем в другой части коры, и которые мы прочесть не можем? Это то же самое, что считывать зашифрованные нули и единицы, поступающие в компьютер по сети, и говорить, что вы представляете, что там на этом компьютере делается. Вы не представляете, потому что вы стоите снаружи и не можете прочесть того, что внутри.
— Но разве многоэлектродные интерфейсы не позволяют решить проблему, считывая активность сразу со множества нейронов?
— Да, один из прорывов Маска — он делает технологию, достаточно сложную, чтобы имплантировав электроды, считывать активность от какой-то тысячи нейронов. Но что такое тысяча нейронов? У нас их там сотня миллиардов. Как можно говорить о считывании сигналов, соответствующих мысли, когда мы с огромным трудом считываем сигналы лишь с одного нейрона из ста миллионов?
Поэтому на сегодня любые рассказы «вот мы уже завтра прочитаем мысли» крайне далеки от реальности. И разговоры про то, что мы сейчас декодируем код для одних действий и используем его для других областей — тоже маниловщина. Ведь этот код у всех людей разный, и, кроме того, он безусловно меняется со временем.
Простой пример: вы научились чему-то новому, предположим жонглировать тремя мячами, из наблюдений точно известно, что сначала за активность, связанную с новым навыком у вас отвечает довольно большая область коры, а потом она постепенно сегрегируется, сужается. Ясно, что и сигналы, составляющие связанную с новым навыком активность, сначала были одни, а по мере его закрепления, достижения автоматизма в выполнении — совсем другие.
Скажем, известно, что нынешнее поколение, пользующееся смартфонами, имеет очень большую зону, отвечающую за контроль и реакции на движения большого пальца. Получается, нельзя сказать: у человека эта область нейронов будет отвечать за то-то, и больше ни за что другое. Вчера этот пул нервных клеток занимался одним, а завтра его перепрофилировали «рулить» большим пальцем, например. Ну и от каких конкретно нейронов мы должны декодировать сигналы, чтобы понять, что человек думает конкретно сейчас? Мы же не введём в мозг сто миллиардов электродов, по одному на нейрон, в любом случае. При этом не надо забывать, что чем больше нейронов мы записываем тем сложнее нам обнаружить их функциональную принадлежность, так как просто в силу случая отдельный нейрон может оказаться активным синхронно с выполнением какой-либо функции.
— Одна из перспективных идей Маска состоит в том, что он при помощи своего нейроинтерфейса на тысяче электродов сможет помочь людям, лишенным конечностей, эффективно управлять своими продвинутыми протезами.
— Да, это правда. Это возможно и вот каким образом. Допустим, сначала вы думаете о левой руке, воображаете движение левой рукой, затем воображаете движение правой рукой. Считывая через нейроинтерфейс сигналы от моторной коры, исследователи понимают, что у вас при этом в голове происходит и это можно довольно точно декодировать. Затем можно и соответствующие сигналы подать на роботизированный протез.
Илон Маск на презентации Neuralink / Wikimedia Commons— Насколько это близко к реальности? Подобные достижения можно будет увидеть в коммерческих системах через год-два или через больший срок?
— Это очень близко к сегодняшнему дню. Лабораторные опыты — правда, с меньшим количеством электродов, чем у Маска, всего сотней — уже во всю проводятся, в том числе и на людях. Участники экспериментов учатся управлять внешними роботизированными конечностями, и даже люди, полностью парализованные, в принципе могут это делать.
Более того, развитие технологии пошло ещё дальше. Ведь поймите, сам по себе протез — это лишь инструмент, но без обратной связи он никогда не будет сравним по эффективности с рукой или ногой. Поэтому сейчас исследователи работают и в другом направлении — не просто декодируют сигналы мозга, управляющие конечностью, но ещё и дают обратную связь, передают в мозг информацию от роботизированной руки. Например, чтобы человек, касаясь объекта, понимал, что уже взял его и дальше сжимать кисть не надо, чтобы его не повредить.
Кстати, сейчас наша команда в НИУ ВШЭ делает такой проект, только мы используем не микроэлектроды, а так называемые графические решетки, которые имплантируются на кору пациентам с эпилепсией. Исходно это делается с медицинскими целями — через электроды от этих решеток можно видеть, откуда у них судорога приходит, от какого региона в коре.
— А где вы это делаете? На какой базе?
— У нас их две. Это Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова (МГСМУ) и их Университетская клиника под руководством академика В.В. Крылова, а также Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. профессора А.Л. Поленова в Санкт-Петербурге. Но проект выполняется в рамках мегагранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, держателем которого является НИУ ВШЭ и наш ведущий учёный М.А. Лебедев.
— И каков прогресс? Удаётся на данный момент добиться нужного уровня декодирования сигнала и стимуляции мозга через нейроинтерфейс — для обеспечения обратной связи с конечностью?
— У нас уже получилось продемонстрировать в реальном времени декодирование движения. Человек двигает пальцем, и мы в реальном времени декодируем это его движение. Если он двигает им быстрее, мы считываем сигнал и можем ускорить движение. Когда он двигается медленнее, замирает и так далее — наш цифровой аватар тоже замирает. Иными словами, декодирование по движениям конечностями у нас уже есть.
А вот стимуляция нейронов мозга через вот эти сетки, которыми мы пользуемся — куда более тонкая история.
Обратите внимание: Мои любимые фильмы,жанр фантастика..
Как я говорил выше, даже при помощи тысячи микроэлектродов воссоздать естественные ощущения во всей их полноте очень сложно. Там же иной раз участвует огромное количество нейронов.Но создать человеку, у которого, предположим, перебит позвоночник, ощущение обратной связи, дать ему понять, что он чего-то коснулся, предоставить упрощённый аналог естественного тактильного ощущения — да, это вполне реально, и мы сейчас реализуем нечто подобное. До конца года мы планируем доделать первую демонстрацию такого рода.
В нашем демонстрационном примере человек посредством нейроинтерфейса контролирует механический манипулятор. С его помощью он собирает хрупкие шарики с поверхности и перекладывает их в корзину. При этом испытуемый должен сжимать шарик так, чтобы поднять его, но не выронить. Однако развиваемое усилие нужно очень точно дозировать, так как если шарик сжать чуть крепче, чем необходимо, то он разрушится. Для столь тонкого контроля необходим очень точный сигнал тактильной обратной связи от манипулятора. Если он будет неудовлетворительным, то демонстрация провалится.
— И насколько часто удается поместить шарик в корзину неповреждённым?
— Довольно часто. Я не могу сказать, что сейчас это удается со всеми и всегда, потому что пациентов-добровольцев, с которыми можно провести такой эксперимент — очень мало. Но успехи есть, хотя из-за пандемии мы, естественно, притормозили. В ближайшее время ожидаем нового пациента, будем с ним экспериментировать. Точно можно сказать, что декодирование у нас работает, стимуляцию с целью создания обратной связи мы уже сделали в прошлом году — и она тоже работает. Сейчас вопрос в их объединении в рамках одной демонстрации.
В прошлом году добровольцы водили руками по разделённому на две половины экрану компьютера. На каждой из половин была определённая текстура — с высокой или низкой частотой полосок. От нейроинтерфейса испытуемому в кору головного мозга приходил сигнал, по которому он мог не прикасаясь к экрану тактильно «ощутить», какая из текстур плотнее. В большинстве случаев им это удалось. Соответственно сейчас осталось лишь объединить декодирование движений и эту тактильную обратную связь.
— Относительно решеток, имплантируемых на кору головного мозга в проекте с участием НИУ ВШЭ. То, что это решётки, а не массивы электродов, как в нейроинтерфейсах Маска, что-то существенно меняет?
— Нейроинтерфейсы Маска несравнимо более продвинутые, чем решётки, они дают больше технических возможностей. Во-первых, решётки — это, как правило, временная история, они имплантируются на неделю максимум. Есть, правда, работа, в которой показано, что решётка, имплантированная на пять месяцев, сохранила работоспособность, электроды не обросли соединительной тканью. Но проблема не столько в обрастании, сколько в том, какие сигналы регистрируются. Электроды Маска — это массивы сенсоров, которые вставляются прямо вглубь коры головного мозга, а наши решётки лежат сверху. Поэтому у Neuralink электроды считывают активность отдельных нейронов и с ними задача декодирования решается гораздо проще, чем с решетками.
— То есть решетка записывает сигналы сразу от крупных групп нейронов?
— Да, она записывает так называемые локальные потенциалы действия — и это активность огромных популяций нейронов. Из-за чего и декодирование сигналов становится гораздо более сложной задачей. Объясню с помощью аналогии: разница такая, как если записывать голос каждого из толпы или шум толпы в целом. Согласитесь, во втором случае куда сложнее разделить на отдельные «слова» записанный гам и понять смысл сказанного.
Важнейший момент у Маска — имплантирование электродов при помощи робота в обход кровеносных сосудов. Так, чтобы не повредить их, не создать даже минимальных локальных кровотечений. Это очень круто!
У нас, к сожалению, пока нет возможности идти таким путём, потому что технологически мы очень сильно отстаём. Увы, но это факт. С точки зрения математики, алгоритмов — здесь мы вполне конкурентоспособны. А с точки зрения технического обеспечения и создания изделий, подобных этому роботу, — тут, к сожалению, нам конкурировать нереально. У нас нет ни элементной базы, ни подобных производств.
— А что из изделий Neuralink наиболее сложное и недоступно для создания в России? Только робот или же и многоэлектродный нейроинтерфейс, который он вживляет?
— Как мне кажется, в самом интерфейсе, электронике считывания сигналов и передачи их по каналу связи ничего особо сложного нет. Там ведь прямо на чипе делают деление — активный нейрон и неактивный нейрон, то есть ноль и единица. Да, они передают активность от двух до пяти, семи тысяч нейронов, но в элементарном формате — есть активность, или её нет. Без изысков. Если брать сами электроды — то их существует огромное количество разных вариантов, применяются разнообразные полимерные материалы, множество технологий. А вот робот — это вполне себе изыск. Конечно, технически понятно, как он сделан, принципы его работы и т.д., но это, безусловно, инжиниринг очень высокого уровня.
Мозг на «прослушке»
Александр Каплан, ведущий научный сотрудник Института когнитивных нейронаук и Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ— Многие считают, что говорить о полноценном «симбиозе» человека и машины на основе нейроинтерфейса категорически рано, потому что в организме электроды из практически любых материалов рано или поздно начинают покрываться соединительной тканью, блокирующей прохождение нервных импульсов. Насколько обоснованы такие сомнения?
— Проблема обрастания электродов нейроинтерфейсов, несомненно, вполне реальна. Сейчас они не могут работать в мозговой ткани дольше двух-трёх лет — разброс зависит от того, какие перед ними стоят цели. Для некоторых электродов определённый уровень «обрастания» менее терпим, чем для других. Но на самом деле эта проблема легко преодолима: через два-три года нейроинтерфейс можно вполне можно заменить на новый.
— Как вы оцениваете робота-хирурга, который показала компания Илона Маска Neuralink на презентации? Это действительно прорыв, или речь идёт о стандартном уровне технологий в этой области?
— Если говорить именно о том, что было показано, то ничего принципиально нового в этом роботе нет: его начинка технологически близка к уровню других передовых западных разработчиков, работающих в этой области. Дело в том, что действительно многоэлектродные массивы у нейроинтерфейсов подразумевают, что электроды должны быть очень тонкими, как волосок. И настолько тонкие электроды человек вживить не может — они просто слишком маленькие для работы «вручную». Поэтому да, показанный работ — машина очень продвинутая и неплохая. Другое дело — нужна ли она?
— То есть?
— А нужно ли эти электроды вообще вживлять? Вот здесь у меня лично уже большие сомнения.
— В заявлении для прессы у Маска всё звучит логично: такой нейроинтерфейс нужен, чтобы расшифровать активность нейронов, соответствующей тем или иным их движениям. Затем, в перспективе, цель — обратная передача информации на кору головного мозга, в рамках проекта по использованию роботизированных протезов для парализованных людей.
— Смотрите, тут важно различать стратегический уровень задач и тактический. То, что вы озвучили, и что говорилось в релизе для прессы — это ближайшие декларируемые задачи Neuralink. Её дальний, стратегический прицел — куда более масштабные вещи. Конечная цель нейроинтерфейса для Илона Маска — создание оптимальной формы взаимодействия между мозгом и будущим искусственным интеллектом. Без посредников в виде клавиатуры и мыши. Чтобы мозг мог просто дать команду ИИ что-то вычислить, что-то запомнить или подгрузить в мозг какой-то срочно понадобившийся массив информации.
Робот Neuralink / Wikimedia CommonsЧасть нужных для этого задач Маск уже решил. Например, считывание активности сразу многих нейронов, хотя и тут он планирует расширить возможности своих интерфейсов до ста тысяч электродов. Но тут встаёт другой вопрос. Рано или поздно он это сделает, но что это даст?
Каждый считываемый его электродами импульс — это, фактически, «переговоры» пары нервных клеток. Но если вы слушаете передачу на абсолютно незнакомом вам языке, причём таком, к которому у вас нет ключа, «розеттского камня» — и не будет — то какой вам толк от подслушивания таких переговоров?
И вот если в технике у Маска и его стартапа всё хорошо, то вот в декодировании активности нейронов в целом у него никаких работающих подходов нет. И не только у него: такие универсальные подходы вообще крайне затруднительно найти. Во-первых, надо понимать, что сигнал идет от нейрона к нейрону, и в каждой такой паре нейронов эти сигналы разные.
Во-вторых, общее число нейронов измеряется миллиардами, и это означает, что нам нужно декодировать просто невероятное количество типов сигналов — множество миллиардов. Это сродни тому, как если бы мы пытались совсем незнакомый язык из миллиардов букв понять. В-третьих, все эти сигналы со временем могут весьма быстро изменяться, ведь мозг человека очень пластичен. И какой смысл в расшифровке миллиардов непонятных сигналов, если через месяц все эти коды мозг запросто «сменит»? Именно поэтому Маск об этой проблеме на презентации даже не заикнулся, — а что говорить, если нет никаких решений?
— И что же тогда делать дальше?
— Самое главное, что здесь нужно понимать: научная среда уже постепенно отходит от мнения, что чем больше будет электродов, тем быстрее мы расшифруем «язык мозга». Сколько бы мы их туда не вживили, их всё равно будет слишком мало. Задумайтесь, в одном кубическом миллиметре мозга от 30 до 40 тысяч клеток. Ну сделает Neuralink нейроинтерфейс на десятки тысяч электродов. Ну хватит этого на целый один кубический миллиметр мозга. И что дальше? Всю голову такими нейроинтерфейсами протыкать, и всё равно не получить полного покрытия? Это бесперспективный путь. И это только первая большая проблема на том пути, по которому пытается идти стартап Илона Маска.
— Какова же вторая?
— Как обратно послать информацию в мозг так, чтобы он отреагировал на неё желательным для нас образом? Вот, допустим, мы подключили мозг к ИИ. К какой клетке нейроинтерфейсу надо слать и какой именно электрический импульс, чтобы вызвать у человека определенную мысль? Вот захотел ИИ ему помочь и подгрузить массив данных, — но куда? Какой последовательностью сигналов? Тут можно провести аналогию: часто слушать и понимать носителя иностранного языка гораздо проще, чем говорить на нём самому. А тут мы даже слушать не можем: не хватает знания «языка мозга». То есть это всё та же проблема декодирования сигналов мозга, только уже в квадрате — более сложная, чем при чтении импульсов нашего мозга. И как же мы будем с ним коммуницировать?
Именно поэтому я и говорю: нужно ли вообще идти по этому пути? Что это даёт? Каких-то очевидных перспектив интеграции с ИИ, чтения мыслей и отправки сообщений в мозг на этом пути не видно.
Да, озвученные Маском тактические цели достижимы — в области медицины, управления конечностями, пусть и ограниченного.
Но стратегические — нейроинтерфейсный «мозг» совмещённый с ИИ — уже нет. Если, конечно, не придумать что-то кардинально новое, не ввести в эту отрасль совершенно неожиданные, прорывные идеи. Но к ним вряд ли относится концепция «а давайте просто вживим в мозг побольше электродов».
— Иногда проблему декодирования импульсов мозга сравнивают с проблемой обучения ИИ вождению автомобилей. Мол, если привлечь нейросети, использующие обучение на большой выборке, то они смогут научиться связывать те или иные импульсы мозга с теми или иными мыслями даже без понимания «языка». Ведь и сейчас нейросети умеют обрабатывать данные, «не понимая», что именно они обрабатывают. Может ли такой подход помочь в проблеме интерпретации «языка мозга» нейроинтерфейсами?
— Да, это и есть один из альтернативных подходов к проблеме. Но и тут не всё однозначно. Есть много разных вариантов, как это делать. Потому что если решать проблему в лоб, пытаясь «взять числом», то можно быстро упереться в практические ограничения. Вот свинья, в которую вживлён интерфейс Neuralink, хрюкнула так, вот эдак. Вот она что-то понюхала, вот здесь что-то тронула пятачком или сделала шаг. И что, мы для каждого из этих случаев будем делать большую выборку? Заставлять её снова хрюкать, снова делать тот же шаг?
Мы упрёмся в то, что живое существо, в отличие от многих систем, где работает обучение на большой выборке, имеет поистине огромное количество вариантов действий.
Машины на дороге ограничены правилами, и довольно жёстко. Даже свинья — не говоря уже о человеке-добровольце — куда меньше ограничена в своих действиях, и поэтому число вариантов огромно. Попытка создать для каждого действия большую обучающую выборку приведёт к быстрому росту сложности задачи — до практически неподъёмных объёмов.
И это мы затронули только двигательные акты. А ведь у человека есть ещё мысленные акты, и их количество просто невероятно огромно. Допустим, исследователи захотят для каждой мысли создать значительную выборку. И что, добровольцы будут повторять их по сто раз? Да в этом случае само содержимое этих мыслей успеет поменяться. И никакой однородной выборки в результате у нас не будет. Вот вы сами возьмите и попробуйте подумать одну и ту же мысль дважды. Как минимум частично они будут разными. Получится ситуация, когда ИИ будет видеть как одинаковое то, что на самом деле различно. Как на этом можно обучаться?
Свинка Neuralink / Презентация NeuralinkЭтот подход пришёл в мир нейроинтерфейсов с «электронной», «железной» стороны (как и сам Илон Маск, кстати). Но если хорошо понимать специфику работы живого мозга, то очевидно, что даже для животных такой подход к декодированию работать не может.
— Хорошо, а над какими альтернативными подходами к решению вопроса декодирования работают у вас в лаборатории?
— То, что мы пробуем сделать в нашей лаборатории, можно назвать созданием «адаптивного сайта» связи между мозгом и ИИ. Попробую вкратце объяснить, как это выглядит.
С одной стороны у нас снимаются электрические импульсы от работы нейронов или групп нейронов. Там далеко не так много электродов, как у Маска, и даже может не быть имплантируемых электродов вовсе. В этом случае сигналы считываются с кожи, часто это предпочтительнее, поскольку не требует нейрохирургических операций. А с другой стороны у нас работает совокупность нейросетей, в которую мы эти электрические импульсы направляем. Именно она и выступает в роли элементов ИИ, диалог с которым мозга является нашей конечной целью.
Схема их адаптивного взаимного обучения на упрощённом примере может выглядеть так. Допустим, я хочу сообщить нейросети, чтобы она вывела на экран букву «А». Она ошибается и выводит букву «М». По моей отрицательной реакции она видит, что вывела не ту букву, и пытается в каждой новой итерации вывести другую букву. В процессе подбора рано или поздно она доходит до буквы «А». Здесь уже большую роль играет умение создавать нужную по параметрам систему нейросетей. Но и мозг будет подстраиваться под её работу, пытаться более однозначно «показать» нейроинтерфейсу нужную букву.
Это чем-то похоже на то, как учится говорить ребёнок: он тоже сперва может «не попасть» в нужную букву, но видя реакцию окружающих на ошибку, станет исправляться до тех пор, пока не добьётся правильного результата.
— В чём кардинальное преимущество такого адаптивного подхода?
— Ну, например, то, что в данном случае не нужно следить за электрическими сигналами сразу миллиардов нейронов — достаточно снимать активность одного сайта, по которому мозг привык, за время адаптивного обучения, отправлять импульсы нейроинтерфейсу. Это совсем другой подход, нежели у Маска с его массивами электродов, — и подход более простой, менее инвазивный, без столь сложных операций на мозге.
Пока мы в самом начале этого пути. Сейчас идёт работа над созданием нейросетей и многим другим. Но нам представляется, что по ряду моментов такой подход перспективнее, чем уже существующие и применяемые. Надо сказать, что работать в этом направлении начинают не только у нас, но пока о результатах говорить рано. Подход новый, и мы лишь прощупываем принципиально иную дорогу к решению непростой проблемы связи мозга и искусственного интеллекта.
Подведем итоги
Опасения, что кто-то «чипирует людей», чтобы читать их мысли или управлять ими на сегодня является горячей, но сильно преждевременной спекуляцией, далекой от реальных технических возможностей нейроинтерфейсов. В настоящий момент мы предельно далеки даже от чтения мыслей, не то что от управления ими. Самые общие воздействия, например, на настроение или склонность к риску, нам доступны, причём даже без нейроинтерфейсов, на основе транскраниальной магнитной стимуляции. Но вот только куда проще и незаметнее влиять на них можно фармацевтическими средствами или банальным алкоголем. Пока у нейроинтерфейсов перед всем этими традиционными средствами контроля над поведением нет заметных преимуществ.
Зато у них есть вполне реальные плюсы в других областях, далеких от идей о подчинении человечества. Различные варианты нейроинтерфейсов уже в ближайшие годы могут пригодиться в борьбе с депрессией и в налаживании работы роботизированных протезов для парализованных людей.
Правда, о контроле над человечеством в этом варианте придется забыть. Но тут уж надо выбирать, что вам больше по душе — воображаемый конспирологами заговор или новая технологическая реальность.
IQ
Больше интересных статей здесь: Фантастика.
Источник статьи: Эра всеобщего чипирования: нейроинтерфейсы для человека — фантастика или уже реальность?.