Самое что ни на есть чудо происходит прямо на моих глазах. Представьте: на голове старшего научного сотрудника Арины Кочетовой тонкой эластичной сеткой закреплены датчики электрических потенциалов (на снимке). И они же (надо такое придумать!) на мочках ушей, рядом с сережками, но вроде клипс, больше напоминающие миниатюрные бельевые прищепки. Провода от датчиков тянутся к пластиковому футляру величиной со спичечный коробок (это ключевая деталь конструкции) усилитель биопотенциалов. Здесь они регистрируются, усиливаются в миллион раз, измеряются каждую миллисекунду и подаются в компьютер. На его экране амплитуды биопотенциалов изображены в виде бегущих горизонтальных кривых…
— Так выглядит активность мозга сразу в нескольких его областях, — поясняет сидящий рядом с испытуемой профессор Александр Каплан, руководитель только что родившейся лаборатории нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ. Когда глаза А.Кочетовой открыты, на экране хаос небольших колебаний. Но если попросить Арину Германовну закрыть глаза, вы видите, как небольшие хаотические колебания сменяются веретенами волн большой амплитуды — это знаменитые альфа-ритмы.
Но то всего лишь проба, разминка, объясняют ученые, проверка работы аппаратуры. Теперь начинается самое интересное: попытка по характеристикам биопотенциалов разгадать намерение испытуемого. Задание пока простое: отгадать, какую букву русского алфавита, возникшего на экране, выбрала А.Кочетова. А хитроумный алгоритм должен распознать реакцию мозга именно на задуманную букву. Увы, неудача: алгоритм фиксирует последнюю в алфавите — “Я”, а испытуемая имела в виду другую букву.
Заминка, однако, ничуть не смутила исследователей: идет настройка алгоритма, который фактически учится на собственных ошибках. Обычно он настраивается на конкретного человека. Достаточно сконцентрировать внимание на любой букве — алгоритм распознает намерение испытуемого и “напечатает” нужную букву. У того будет полное ощущение, будто он сделал это одной лишь силой мысли. Теперь на очереди самый сложный и интересный опыт, ради которого и было задумано исследование: виртуальное путешествие по картинным галереям мира. Их двери откроются все той же силой мысли.
На мониторе матрица, в каждой ячейке которой размещены известные символы разных стран (Францию, например, “представляет” Эйфелева башня). Арина Германовна концентрирует внимание на символе Америки — флаге США. Соответствующая ячейка распахивается — открываются “заставки” Чикаго и Нью-Йорка. Испытуемая снова сосредотачивает внимание, и… неудача: “войти” в арт-мюзеум Чикаго не удалось. Ничего страшного, опыт повторяется с Россией: Москва, Третьяковка — и мы оказываемся в прославленной галерее перед большой матрицей с миниатюрами известнейших картин. Но на какой из них остановиться? Арина Германовна концентрируется на “Девушке с персиками” Серова, и знаменитый шедевр раскрывается на весь экран. Ну, разве не чудо?! Ведь все действия экспериментатора осуществлялись без единого контакта с компьютером. Энциклопедию искусств испытуемая “листала” усилием мозга. Какую же цель преследуют эти опыты?
— Одна из главных задач нашей лаборатории, — продолжает Александр Яковлевич, — разработка технологии интерфейса мозг-компьютер. Идея ее заключается в том, чтобы по характеристикам потенциалов мозга в реальном времени расшифровать намерение человека. Далее дело техники: его замысел будет передан для исполнения соответствующим устройствам. Сейчас, как вы видели, мы заняты разработкой управляемой “мыслью” справочной системы. Человеку достаточно будет только смотреть на экран, и нужные материалы появятся перед глазами без каких-либо дополнительных манипуляций.
— Вы стремитесь узнать, о чем думает человек, но разве это не вмешательство в его частную жизнь?
— Нет, наблюдая за биопотенциалами мозга, никогда не узнать, кто о чем думает. Биопотенциалы — лишь косвенное проявление информационной деятельности мозга. А вот простое намерение, например нажать на ту или иную кнопку, может быть “понято” соответствующими алгоритмами и реализовано в действии. Конечно, все зависит от целей исследования и должно регулироваться законом. Скажем, если бы МВД попросило нас помочь разобраться в замыслах подследственного, возможно, мы попробовали бы решить эту задачу.
— Не помогает ли этому “детектор лжи”?
— Он только так называется, на самом деле это измеритель эмоциональных реакций. Например, экспериментатор спрашивает: “Вам знаком этот нож?” И в ответ, естественно, слышит: “Нет”. Но если вы обманываете, то участившееся при этом сердцебиение вас выдаст. В нашей технологии интерфейса мозг-компьютер совсем иная идея: нож может демонстрироваться на экране среди прочих предметов, но мы не будем ничего спрашивать. Нас будут интересовать не эмоциональные, а когнитивные действия испытуемого, иными словами, выделил ли он этот нож из набора предметов, обратил ли на него внимание, пусть даже не проявляя особых эмоций.
— А если вовсе не смотреть на нож?
— Это будет немедленно обнаружено. Наш алгоритм фиксирует реакции мозга на каждый из демонстрируемых на экране предметов (или символов) и выделяет те из них, которые требуют повышенного внимания. Думаю, в скором времени технологии интерфейсов мозг-компьютер получат законодательное оформление.
— И все же, каковы практические приложения этой технологии?
— Мы видели, как она позволяет человеку усилием мысли, точнее, силой своего намерения или внимания, выбирать тот или иной объект на экране монитора и тем самым управлять внешними устройствами. Это могут быть кнопки пультов управления, символы команд или объекты диспетчерского управления — приложений масса.
— Может быть, для большей безопасности важно, чтобы мы действовали по старинке — руками? Не дай Бог, оператор не о том подумает, отвлечется, и что получится?
— Конечно, интерфейсы мозг-компьютер — только дополнение к нашим естественным возможностям и только там, где это необходимо. Сегодня еще нет серьезных приложений — ведь мы в начале пути. Но перспективы огромные. Скажем, скорость обычного, “ручного” набора букв на компьютерной клавиатуре — примерно 100-150 знаков в минуту. Но ведь мысль гораздо быстрее рук! Возможно, в будущем набор текстов через интерфейс, напрямую, даст куда более высокий результат. Еще мы сможем буквально “листать” поисковые системы. И это не фантастика. Ведь на ваших глазах моя коллега, не прикасаясь к компьютеру, нашла в Третьяковской галерее “Девушку с персиками”. На очереди и более “осязаемые” проекты: управляемые мыслью протезы конечностей. Сейчас мы ведем переговоры с НПО “Энергия” о разработке совместного проекта. Прославленная фирма создаст настоящую кисть с приводами и моторчиками, а наша задача — помочь инвалиду “оживить” ее силой своего намерения.
Мы надеемся, что содружество с математиками, программистами, инженерами, материаловедами, другими специалистами принесет свои плоды: не только инвалиды, но и здоровые люди при желании смогут получить кисти-манипуляторы, управляемые работой мозга. Конечно, без соответствующего финансирования, на одном энтузиазме, этот совместный проект вряд ли удастся осуществить.
— Как относятся к вашим исследованиям, поддерживают ли вас?
— Критерий давно определен: если мы занимаемся наукой, то у нас должны быть статьи, опубликованные в ведущих отечественных и зарубежных изданиях. И они у нас есть. Признаюсь, несколько лет назад на наши исследования смотрели с недоверием, но в 2009 году РФФИ выделил нам первый в стране крупный грант в два миллиона рублей на исследования в этой области. Сегодня многие НИИ разрабатывают эту тематику, среди них и безусловные лидеры: Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”, Физтех, МИФИ. Вместе на грантовой основе мы формируем нечто подобное научному концерну для освоения передовых идей в этой области.
— Каждый ли человек может воспользоваться вашей технологией, ведь мозг работает у всех по-разному?
— Чтобы определить индивидуальные особенности работы человека с интерфейсом мозг-компьютер, мы протестировали более 100 добровольцев. Фактически это были поиски “кодов” в биотоках мозга или признаков намерений человека в отношении виртуальных объектов на экране. И практически для всех испытуемых такие коды удалось обнаружить: почти все справлялись с задачей “мысленного” управления. Но коды оказались очень индивидуальными: алгоритмы для каждого пришлось создавать заново.
— Подобные исследования ведут и ваши зарубежные коллеги. Кто кого догоняет: вы их или они вас?
— Если говорить о фундаментальных исследованиях: идеях новых экспериментальных парадигм, в разработке алгоритмов, расшифровке биопотенциалов мозга, а это самое трудное, — здесь мы “на уровне”, а в чем-то даже обгоняем. Но, несомненно, отстаем в темпах реализации идей, в электронном и механическом исполнении соответствующих устройств. Замечу, что технологиям интерфейсов мозг-компьютер в мире уделяют сейчас очень большое внимание: объемы финансирования исследований увеличиваются лавинообразно, а сфера приложений расширилась от чисто медицинских технологий до космических и военных.
— Что важнее в данном случае: фундаментальные исследования или практические приложения?
— Оба направления связаны очень тесно. Разрабатываемые приложения не только дают средства для фундаментальных исследований, но и стимулируют рождение новых идей, новых экспериментальных схем для более глубокого понимания работы мозга. Нам, в частности, хочется пойти дальше — понять, сможет ли мозг человека ко всему прочему управлять… третьей рукой, той самой искусственной кистью, но не как протезом, а как манипулятором, дополняющим две наши здоровые руки.
— Про третий глаз слышал, но третья рука…
— А почему бы и нет? Мы рассуждаем просто. Если силой мысли можно будет приводить в действие протез кисти, то нельзя ли установить его где-то рядом, чтобы он мог, скажем, подать вам стакан воды, приглушить звук телевизора или потянуться за телефонной трубкой? Человек тогда станет “многоруким”. Да что механическая кисть! Что нам мешает изготовить мобильного робота, управляемого мыслью человека? Согласитесь, XXI век на дворе, а человек, как и прежде, все также работает двумя руками! Интуиция нам подсказывает: мозг обладает гораздо большими манипуляторными способностями, чем мы до сих пор думали. Так предоставим ему технические возможности для расширения объема манипуляций! Другое дело, пойдет ли на это наш мозг? Допускает ли это его эволюционное развитие? Не придется ли искать особые подходы для обучения его новым навыкам? Так что все исследования впереди.
Юрий Дризе
Фото Андрея МОИСЕЕВА
Нет комментариев