Интервью с доктором биологических наук, профессором А.Я. Капланом

    В связи с огромным интересом русскоязычного it-сообщества к такой теме как нейро-компьютерные интерфейсы и к практическим исследованиям в данной области редакция журнала ПРОграммист взяла интервью у доктора биологических наук, профессора А.Я. Каплана.
    image

    Психофизиолог, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов (ННКИ)
    биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова,
    Александр Яковлевич Каплан




    Редакция: Здравствуйте, Александр Яковлевич. Для начала, расскажите немного о себе, кто вы, откуда, семья, дети?
    Александр: Все как у всех, и семья и дети. Место работы: со студенческих времен и до настоящего времени одно и то же – кафедра физиологии человека, биологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова.

    Редакция: Почему вы связали свою деятельность с наукой?
    Александр: Так получилось. Начал с раскручивания будильника, затем компаса… так и пошло, теперь, вот, мозг человека.

    Редакция: Когда появились первые подобные интерфейсы?
    Александр: Первые попытки начались в 80-х годах прошлого века в Германии, чтобы помочь полностью парализованным людям управлять инвалидным креслом и общаться. Такие люди замкнуты внутри себя и не имеют возможности контактировать с миром, их живой мозг лишен выходов наружу. Сначала их научили двигать курсором на мониторе компьютера и отвечать «да» или «нет». Затем был найден способ, позволяющий писать: когда на мониторе появляется задуманная пациентом буква, на ЭЭГ возникает более четкий пик. Но здесь возникает проблема скорости «письма». И мы тоже работаем над ней.

    Редакция: Как появился проект, чьи идеи явились основополагающими?
    Александр: Если вы говорите о проекте интерфейса мозг-компьютер ИМК, то это было естественным продолжением наших разработок по расшифровке ЭЭГ. Захотелось проверить, насколько мы понимаем природу тех электрических отголосков активности мозга, которые можно зарегистрировать непосредственно с кожной поверхности головы. Ключевой вопрос: сможет ли человек управлять харакреристиками ЭЭГ, какими именно и насколько оперативно. Вот мы поначалу и связали напрямую изменение этих характеристик с RGB движком компьютерного монитора. Испытуемых не информировали об этих тонкостях исследования. Оказалось, эта техническая оснастка позволила мозгу подбирать себе предпочитаемый цвет буквально «силой мысли» и без сведения самого владельца мозга. С опубликования статьи на эту тему в International Journal of Neuroscience в 2005 году все и началось. Потом пошли, машинки, буквопечаталки, пазлы, браузеры и теперь беремся за проект управляемого мыслью манипулятора, компьютерные игры.

    Редакция: Кто еще работает над ИМК-проектами?
    Александр: За рубежом уже лет 15 работают десятки лабораторий. В последние годы в России появилось несколько коллективов стартовавших с проектами ИМК.

    image
    Проф. А.Я.Каплан проводит очередное тестирование интерфейса мозг-компьютер, управляя игрушечной машинкой. Изменения ЭЭГ, связанные с мысленными командами, интерпретируются портативным компьютером и передаются на машинку.

    Редакция: Источники финансирования проекта ИМК?
    Александр: Из наиболее известных: Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ и Фонд содействия развитию малых форм предприятий Фонд Бортника).

    Редакция: Иностранные коллеги ведь наверняка интересуются? Ваши работы засекречены?
    Александр: Наши работы идут в русле мирового тренда гражданских исследований в этой области, предусматривающего свободный обмен информацией через научные журналы и конференции. Ничего секретного в наших работах нет. Правда, стараемся оформлять патенты.

    Редакция: Наши военные проявляют интерес к ИМК?
    Александр: Мне это не очень известно, хотя, несомненно, и в этой области и в сфере предупреждения антисоциальной и антитеррористической деятельности также можно было бы реализовать потентциал технологий ИМК, которые по своей природе работают с проявляющимися на уровне ЭЭГ намерениями человека.

    Редакция: Датчики для ИМК отечественного производства?
    Александр: «Датчики для ИМК» – это целый тракт: от электродов до транслятора команды для исполнительных устройств. Конечно, электронные элементы заграничные, самые современные, даже пробники использовали, но схемы их соединения и все алгоримы, программы, естественно, наши. Поэтому «Датчики для ИМК», очевидно, отечественного производства. А вот, если их коммерциализировать, то, получается, что наши действующие макеты надо отдавать «на переделку» куда-нибудь в Китай…

    Редакция: У вас есть публикации? Где если не секрет?
    Александр: Это не может быть секретом. Публикации – это фактически единственная отчетная документация ученого! Конечно, у нас есть публикации в ведущих отечественных научных изданиях, и в зарубежных журналах соответствующего профиля. Посмотрите на нашем сайте
    brain.bio.msu.ru там все выложено для начинающих коллег и для профессионалов.

    Редакция: Какими еще проектами вы заняты?
    Александр: Помимо нескольких проектов с ИМК, продолжаем заниматься изучением базовых механизмов мозга, природой некоторых его патологий, пытаемся продвинуть наши знания о мозге в создании интернетовских социальных сетей нового поколения.

    Редакция: Что из литературы, порекомендуете начинающим физикам-биоинженерам?
    Александр: Прибрам К. Языки мозга, Вулдридж Д. Механизмы мозга, Г.Уолтер Живой мозг, D.J. DiLorenzo Neuroengineering, T.W. Berger еt al. Brain-Computer Interfaces: An international assessment of research and development trends.

    Редакция: Что в современном институте отечественной науки вы бы изменили, доработали?
    Александр: Обязательное международное рецензирование заявок на научные проекты.
    Обратил бы внимание на необходимость не только накачивания науки деньгами и строительства новых институтов, но на создание оптимальной инфраструктуры науки, чтобы деньги и институты работали в правильном месте, в нужное время и были обеспечены информационной поддержкой.

    Редакция: Как помогает знание информационных технологий в научной деятельности?
    Александр: В настоящее время – это 75% успеха.

    Редакция: Расскажите о ваших увлечениях?
    Александр: Люблю путешествовать по миру и… заниматься наукой.

    Редакция: Каковы ваши планы на будущее?
    Александр: Все больше времени отдавать собственным интересам, и все меньше – заказным работам… Но, заказные работы, обеспечивают эти самые собственные интересы – наверное, возьмусь за проект управлемого от ЭЭГ протеза кисти… и еще – за управляемые от ЭЭГ компьютерные игры.

    Надеюсь данный материал был вам интересен и, может быть, будет толчком к изучению нейрофизиологии и НКИ.

    Напоследок дам ссылки видео интервью на телевидении с Александром Яковлевичем:
    www.youtube.com/watch?v=Sv2iakaklOM
    www.youtube.com/watch?v=H1QJiESXM0E

    Средняя зарплата в IT

    120 000 ₽/мес.
    Средняя зарплата по всем IT-специализациям на основании 3 679 анкет, за 1-ое пол. 2021 года Узнать свою зарплату
    Реклама
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее

    Комментарии 23

      +5
      слушал его доклад на конференции 3 года назад, в секции интерфейсы мозг-компьютер,
      машинка впечатлила
        –4
        и я каплан
          0
          Ну до человеческих мозгоинтерфейсов еще были работы например той же Натальи Бехтеревой, где обезьянкам электроды вживлялись и они управляли механической лапой, чтобы бананов поесть.

          А так очень интересно, большое спасибо =)
            0
            В доктор хаус такое показывали про синдром запертого человека, парализованному одевали шлем и тот двигал курсором на экране.
              –2
              Кажется в какой-то статье на хабре было полное и безоговорочное разоблачение этих технологий, мол сказки это все. Ну и про хауса там же было упоминание, забыл только где именно писали…
                +2
                Эти сказки вполне себе свободно продаются в магазине — купите и убедитесь. Да и на хабре были обзоры неоднократно, подобные девайсы в продаже уже лет 5-7.

                Мифы — это простота управления и «чтение мыслей/образов». Поэтому ни об каком удобном управлении чем-либо силой мысли «между делом» не стоит. Впрочем есть и подвижки, например у японцев и китайцев есть специализированные институты которые занимаются «распознанием образов» из головы. Правда там тоже не без хитростей, по сути используется система паттернов и новую картинку из головы никто даже не планирует доставать, но плюсы такого подхода в том, что легко представляя в голове серии изображений можно существенно упростить обратную связь с компьютером (но пока, и очевидно даже в ближайшем будущем, это возможно лишь при вживлении электродов в голову, соответственно до массовости еще десятки лет).
                  +2
                  Мне кажется намного проще не пытаться «вытащить» образы из головы для управления машиной, а научить человека воспроизводить нужные сигналы. Нейронная сеть мозга человека может подстраиваться под многие цели, почему бы не использовать это? Просто натренировать человека «использовать» машину, не важно что и как будет происходить в мозгу, главное что нужный сигнал будет распознан оборудованием.

                  Когда то видел по дискавери(знаю, все это не серьезно, но давайте пофантазируем =)): испытуемым одели очки которые «переворачивали» мир, то есть верх стал снизу, а низ — сверху (на галаза подавалась перевернутая картинка). Понятное дело первые 1-2 недели у большинства болела голова, они не были способно нормально двигаться, воспринимать окружающий мир. Но позже мозг приспособился, и «перевернул» картинку как ему удобно. То есть люди стали воспринимать мир как раньше, хотя физически, на глаза подавалась перевернутая картинка.

                  В дальнейшем, конечно, было бы круто сделать какой-нибудь универсальный девайс, одев который, любой человек без подготовки сможет управлять чем угодно, без лишних напряжений, но пока что это сказка. Да и не так все плохо — меня удовлетворяет клавиатура и мышь для работы и геймпад для игр.

                  В конце концов, мозг делает то же самое, что в описанном случае выше — геймер не думает над тем какую кнопку нажимать, он просто хочет «пойти» вперед, это происходит бессознательно, как будто в мозг уже внедрен датчик. Но его там само собой нет. Зачем придумывать сложнейшие технологии когда мозг сам может проделывать то же самое через «выходы» в виде рук и других «манипуляторов» =)) Я про гражданское и повседневное применение. Конечно для военных и медицинских целей это будет прорыв.
                    +2
                    1. ЭЭГ. Снимая показания ритмов электроэнцефалограммы, вы вообщем-то ограничены в показателях, из них не выделить конкретные «мысли» человека, поэтому трактовать их можно как угодно, ну отсюда и проблемы для человека — его нужно научиться генерировать определенные показатели, что сложно при большом их количестве и вдобавок требует концентрации. Пользоваться этим так же легко, как велосипедом по большей части не получится. Как минимум — не массовая штука, но тем не менее технология потихоньку внедряется.

                    2. Непосредственное взаимодействие с мозгом. Как работает мозг — отчасти загадка. Поэтому совершенно не известно, что и как именно считывать для получения точной картины того, что творится в голове. Пока это фантастика. Но уже можно регистрировать возбуждение отдельных нейронов и их групп. Соответственно с определенной долей вероятности возможно понять, что вот сейчас человек думает про какую-то определенную вещь (потренировавшись перед этим конечно), чем занят мозг и подобные простые вещи. Но это требует непосредственного взаимодействия с мозгом, что сложно технически и для обывателя неприемлемо.

                    В общем, в ближайшие десятилетия определенно стоит ждать существенных подвижек в этих направлении, но бытового широкого применения — нет.

                    p.s.
                    Про очки — это правда. На самом деле вы так видите постоянно и буквально именно так видите при рождении, но потом мозг адаптируется, все переворачивает и вы видите «нормально».
                      0
                      «хотя физически, на глаза подавалась перевернутая картинка».
                      На самом деле, так оно и есть — младенец видит мир перевернутым. Хрусталик глаза — это просто линза, это наш мозг переворачивает картинку.Ваш Кэп ;)
                        0
                        Сорри за повтор. Не проснулся )
                    0
                    Хватит тут за Хауса — уже давно известно что они могут всю серию с помошью МРТ/Генетических иследований/Когнитивных патернов/Инопланетных лучей диагностировать болезнь — которая диагностируется анализом мочи.
                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                    0
                    «Вот мы поначалу и связали напрямую изменение этих характеристик с RGB движком компьютерного монитора.… Оказалось, эта техническая оснастка позволила мозгу подбирать себе предпочитаемый цвет буквально «силой мысли» и без сведения самого владельца мозга.»

                    — Ооо! Это должно быть очень прикольно. Странно, что такие игрушки не упоминались в появляющихся время от времени новостях про подключение мозгов в компам.

                    А ещё интересно, «предпочитаемость» подобранного цвета оценивалась по ответам испытуемого на вопрос типа «ну как, Вам нравится получившийся цвет?»
                      +4
                      В конце цитаты же написано, что испытуемый как бы об этом и не знал. Очевидно учитывали какую-то обратную реакцию. Например, как я предполагаю, вначале показывали как-то неприятную подборку цветов (если категорично, то например представьте Norton Commander красным с зеленым) и в итоге в процессе работы они менялись на более предпочитаемые с учетом состояния текущего раздражения (?) испытуемого. Что-то вроде генетических алгоритмов поиска.
                      0
                      «пытаемся продвинуть наши знания о мозге в создании интернетовских социальных сетей нового поколения.»

                      Знания о закономерностях электрической активности мозга напрямую помогут в создании социальных сетей? Без посредничества психологии, социологии и т.п.? гкхм…
                        0
                        В идеале-да.
                          0
                          Ого. Теперь понятно почему «в настоящее время IT – это 75% успеха»
                            0
                            Мне кажется комментарий был про то, что социальная сеть предполагает наличие социума, что ведет нас к социологии, которая в свою очередь ведет к психологии и т.д. Если у человека нет эмоционального/психологического стимула или желания пользоваться социально сетью, одевайте на него гору проводов и кучу девайсов — социальной сети не будет. Увлеченные технологиями, вы забыли про главное — про людей. Нет смысла создавать сеть которой никто не будет пользоваться.
                            +2
                            Например, сайт знакомст. Мозг сможет намного более точно передать желаемый образ, чем фильтры: м/ж, от 25-30.
                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                              +1
                              Обязательно посмотрите записи его лекций в Популярном лектории Популярной механики — это нечто!

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое