Нейро-компьютерный интерфейс как глобальный двигатель прогресса

Нейро-компьютерный интерфейс (НКИ) (называемый также прямой нейронный интерфейс, мозговой интерфейс, интерфейс «мозг — компьютер») – устройство или принцип работы, предназначенный для обеспечения односторонней или двухсторонней связи между мозгом и электронным устройством.

Другими словами, НКИ — это некоторый механизм, позволяющий управлять техникой с помощью " силы мысли". Исследования этой области начались в 1970-х годах в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). В середине 1990-х были разработаны устройства, которые позволили восстановить поврежденные функции слуха, зрения, а также утраченные двигательные навыки.

Одной из главных причин, по которой НКИ станет катализатором научно-технического прогресса, является широкая область применимости данной технологии.

Одно из самых перспективных направлений развития НКИ является медицина. НКИ позволит создавать протезы с высокой отзывчивостью, манипулировать подобного рода протезами можно будет наравне с здоровыми органами. Вопросами создания и имплантирования различных искусственных устройств для восстановления нарушений функций нервной системы и сенсорных органов занимается область неврологии – нейропротезирование. Самым распространенным нейропротезом является кохлеарный имплантат, который используется для компенсирования потери слуха некоторым пациентам с выраженной или тяжёлой степенью нейросенсорной (сенсоневральной) тугоухости.

Однако медицинские НКИ могут найти применение не только в медицине. На основе технологий нейропротезирования в последствии возможно создание систем управления гуманоидными роботами. Так, например, в 2000-ом году, исследовательской группе Мигеля Николесиса удалось воспроизвести движение передних конечностей обезьяны. Система работала в реальном времени и использовалась для управления роботом по средствам интернет соединения. На практике подобного рода роботы могут быть использованы при высокоточных работах, в местах, где прибывание человека невозможно. Так же, как и в случае с нейропротезами, НКИ позволит обеспечить более высокую точность и отзывчивость, что в значительной степени повысит эффективность работы оператора.

Развитие НКИ в сторону распознания мыслительных образов должно дать мощный толчек в развитии областей, связанных с моделированием и проектированием. НКИ позволит в значительной степени ускорить и упростить процесс создания моделей и чертежей. Ощутимый прогресс в данном направлении имеет группа NeuroG; группа занимается созданием алгоритмов для распознания зрительных образов, а 25 апреля 2011 года состоялась первая публичная демонстрация работы устройства по распознанию мыслительных образов. К сожалению, на тот момент, устройство распознавало только 4 изображения.

Следующий способ практического применения НКИ трудно отнести к какой либо конкретной области. Речь идет о хранении и передачи знаний и опыта. Развитие НКИ в данном направлении позволит сократить длительность обучения, а также позволит создавать продвинутые базы знаний, которые будут включать в себя опыт и знания других специалистов в данной предметной области. Сама возможность использования НКИ для передачи опыта была подтверждена Мигелем Николелисом и Михаилом Лебедевым с коллегами из отдела нейробиологи университета Дьюка (США). Ими была опубликована научная работа с описанием первого в мире интерфейса для передачи сигналов из мозга в мозг через интернет. В процессе эксперимента первая крыса (кодер) в университете Дюка осуществляла сенсомоторные задачи, требующие выбора из двух вариантов с использованием тактильных или визуальных стимулов. В процессе выполнения кодером задачи образцы мозговой активности передавались в соответствующие области мозга второй крысы (декодера) с помощью интракортикальных стимуляций (ICMS). При этом крыса-декодер физически находилась в Бразилии.

Так как работа НКИ связана с непосредственным воздействием на нервную систему человека, наиболее вероятным способом организации двусторонней связи человека с компьютером будет имплантирование модуля способного перехватывать, принимать (при необходимости обрабатывать) и передавать сигналы нервной системы.

Согласно опросу, проведенному в интернете, 72% опрошенных считают, что НКИ окажут положительное влияние на развитие науки-техники и жизни целом, 10% ответили отрицательно, 18% затруднились дать ответ на вопрос, однако на вопрос о согласии на имплантирование модуля, позволяющего использовать НКИ, положительно ответили только 35%, 24% ответили отказом, 32% затруднились дать ответ, 9% предложили свои варианты. В результате беседы с респондентами были выявлены основные причины, по которым люди затруднились ответить или дали отрицательный ответ:

  1. Не желание людей становится ''киборгами'', т. е. модифицировать свое тело искусственным способом;
  2. Страх потерять свободу воли и стать подконтрольным хакеру.


Список литературы


  1. Староха А. В., Давыдов А. В. Кохлеарная имплантация — перспективное направление слухопротезирования//Бюллетень сибирской медицины.— 2004.— №4.— С.34—38
  2. Carmena, J.M., Lebedev, M.A., Crist, R.E., O’Doherty, J.E., Santucci, D.M., Dimitrov, D.F., Patil, P.G., Henriquez, C.S., Nicolelis, M.A.L. (2003) Learning to control a brain-machine interface for reaching and grasping by primates. PLoS Biology, 1: 193—208.
  3. Еникеева, Альфия «Российские учёные научат компьютер читать мысли», «Наука и технологии России», 2011-04-27
  4. Miguel Pais-Vieira, Mikhail Lebedev, Jing Wang, Miguel A. L. Nicolelis «A Brain-to-Brain Interface for Real-Time Sharing of Sensorimotor Information», 2013-02-28
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 9

    +3
    Не понимаю я этой технофобии. Это же все равно что бояться взять в руки каменный топор, не желая из обезьяны становиться человеком:). Ясное дело, что интерфейс, подключаемый напрямую к мозгу, должен быть спроектирован на принципах open source и так, чтобы через него в принципе нельзя было «хакнуть» мозг. Но в мышлении технофобов я не вижу постановки вопроса таким образом — такое впечатление, что они вообще не понимают само значение открытости в человеческом обществе и враждебны любому интеллектуальному процессу как таковому. Для любого адекватного человека познание мира, улучшение способностей разума — фундамент развития человеческой цивилизации, и достоинство человека определяется его потенциальными фичами (предела развитию которых не видно — нам сейчас даже вообразить трудно ход мышления человека со сверхразвитым интеллектом), а никак не текущими унаследованными багами. Если у нас не было крыльев, мы придумали самолет; если наши возможности коммуникации сейчас ограничены, мы придумываем более эффективные интерфейсы; если мы стареем и теряем жизнеспособность, то хакаем свою биологию, чтобы это изменить. Проблема -> решение. Именно эта способность к качественным инновациям — более релевантное свойство сущности «человек», чем любые биоконсервативные предрассудки.
      +2
      Проблема в том, что мозг — очень энергазатратный девайс, поэтому, хотя он и обеспечивает эволюционные преимущества, его выгодно включать как можно реже. Непосредственная угроза миновала — переходим в C3:) Поэтому и боимся нового: не хотим включать, бережем калории. Императив «беречь калории» куда глубже в нас захардкожен, чем императив «если встречаем что-то новое, включаем мозг», поэтому до сих пор иногда берет верх.

      Наверняка, когда У-уг изобрел каменный топор, все остальные члены племени воротили нос, и, даже, может быть, попытались его побить, но каменный топор убедительно доказал свое превосходство.
        +1
        Ясное дело, что интерфейс, подключаемый напрямую к мозгу, должен быть спроектирован на принципах open source и так, чтобы через него в принципе нельзя было «хакнуть» мозг. Но в мышлении технофобов я не вижу постановки вопроса таким образом — такое впечатление, что они вообще не понимают само значение открытости в человеческом обществе и враждебны любому интеллектуальному процессу как таковому.

        Это не технофобия, это реализм и здоровая паранойя. А реализм говорит что инструмент позвляющий заглянуть человеку под черепную коробку обязательно будет в первую очередь прибран к рукам государством и прочим бизнесом, оснащен сертифицированным спецслужбами блоком и использован для построения открытого общества. Открытого в том плане что любой чиновничек будет иметь возможность точно знать что вы думаете. Ну и, разумеется, в целях борьбы с педофилами и прочими преступниками быстренько будет выстроена система наказаний за неположенные мысли.
          +1
          Эта концепция антиутопии популярна уже лет 100, как минимум от Замятина. Подобных ужасов ожидали от гораздо более безобидных (или «обидных» в другом плане, как ТВ) технологий. Реальность показывает, что открытость скорее позволяет обществу прижать к ногтю чиновничка и в случае чего люстрировать в мусорный бак с прямой трансляцией на Ustream. А вот нагнетание технофобии чиновничкам как раз на руку — оно позволяет дольше удерживать общество в отсталом состоянии и иметь его, манипулируя страхами перед мнимым техногенным злом.
            0
            Реальность, увы, показывает что хоть государство и реагирует на новые технологии не торопясь, но оно тем не менее неуклонно пережевывает их и успешно ставит себя на службу. Как то же самое зомботв или интернеты.
        +1
        Интересные нас ждут времена. Я давно уже задумываюсь над потенциальными возможностями Brain-Computer Interfaces, интересная тема. Пожалуй, развитие таких интерфейсов будет даже более значимо чем появление Интернета…

        Прежде всего, следует отделять однонаправленный интерфейс «из мозга в компьютер» и полноценный двунаправленный интерфейс (создание которого гораздо сложнее). Однонаправленный интерфейс — это устройство ввода, по сути еще одна «мышка» (его пределы — это генерация визуальных образов и звуков). Сейчас разрешающая способность такого интерфейса слишком маленткая, но сама по себе возможность рисовать картины «одномоментно» с помощью воображения это уже будет большим прорывом.

        Однако по сравнению с полноценным двунаправленным интерфейсом это все покажется детскими игрушками. Двунаправленный BCI вероятно позволит получить полноценную виртуальную реальность с полным погружением; телепатическую связь любого уровня; слияние и разделение сознаний; копирование сознания на цифровой носитель или в цифровую среду; расширение мыслительных способностей человека с помощью электронных расширителей сознания, и т.п. В общем, это обещает стать действительно качественным скачком в будущее.

        Правда, могут возникнуть трудности. Не знаю как это правильно сформулировать… мозги людей не стандартизированы. Нет протоколов обмена информацией… практически нет модульности… Это просто клубок нейронов, уникальный у каждого человека. И по сути — не предназначенных для прямого обмена информацией с внешним миром. Каждый нейрон сам по себе ни за что не отвечает… А для нормальной работы BCI требуется все-же какая-то стуктурность и модульность. Пока совершенно неясно что с этим делать.

        Еще непонятно можно ли эффективно взаимодействовать с мозгом неинвазивным способом, то есть без имплантации чего-либо в черепную коробку. Понятно, что для примитивного однонаправленного канала достаточно десятка электродов через кожу, но вот всякая телепатия уже скорее всего потребует введения в мозг специальных матриц, способных одновременно считывать и записывать миллиарды состояний… в общем, пока вообще не представляю как это можно сделать.

          0
          Хочу рассмотреть обычное повседневное использование интерфейса. Не исключительные случаи, для протезирование, например.

          Для направления компьютер-мозг актуальный сейчас визуальный способ передачи вполне эффективен. Под обработку зрительной информации отдано большое количество ресурсов мозга и они с удовольствием перепрофилируются под новый формат данных. Что собственно и происходит — интерфейсы сайтов, не имеющие ни чего общего с материальным миром, для нас очевидны.
          На собственном опыте могу сказать, что даже есть некоторый запас в ширине канала. При слишком большой скорости чтения через этот плагин я успеваю увидеть каждое слово, но не успеваю понять смысл.
          Таким образом мы уже упираемся в лимиты мозга, но не интерфейса. Поэтому предположу, что направление прямой связи в эту сторону не будет популярно.

          Обратное же направление под вопросом. Требуемая скорость передачи значительно ниже, не требуется такого широкого канала, как зрительный. Но клавиатура это пережиток еще от печатных машинок. Голосовой ввод не точный и совсем медленный. Здесь есть смысл в прямой связи.
          Если мы дойдем до тесной интеграции, когда искусственный интеллект будут дополнять наш (или просто бекап), то потребуется прямая связь.
            0
            Если предположить, что будет реализован прямой канал компьютер-мозг, то возможны 4 варианта:
            1) Передача сигнала на нерв, например зрительный. Результат будет схож с традиционным считыванием, но сложен в реализации. Имеет смысл только в протезировании, где и используется.

            2) Передача сигнала в определенную область мозга. Например в зрительную кору. Такое воздействие изначально будет вызывать бесполезные случайные галлюцинации. Устройство мозга индивидуально, для установки коммуникации требуется обучение компьютера и мозга. После него это внешние воздействие локализуется в отдельное новое чувство.
            Оно не будет иметь преимуществ по сравнению с другими. Если мы будем передавать информацию слишком быстро, она не будет восприниматься.

            3) Запись знаний через изменение структуры мозга на физическом уровне. Опять же, устройство каждого мозга индивидуально. Мы не можем просто скопировать нужную область. Если это и будет возможным, то не будет иметь смысла. Обладая такими возможностями можно сделать другие более полезные вещи.

            4) Запись предустановленных знаний в гены эмбриона. Это нас лично уже точно не коснется.

            Так что запись знаний как в Матрице навряд ли когда либо будет реализована, к сожалению. Прийдется учиться.

            Меня очень заинтриговал стартап, который приобрел Гугл — Magic Leap. По всей видимости они хотят реализовать данный канал, но не рассказывают как. Будем следить за развитием событий.
              0
              Есть еще ряд возможностей —
              • передача информации через язык, который напрямую связан с затылочными отделами мозга. Помещая матричный электрод на язык и подавая на него сигнал с вебкамеры некоторые исследоватли добились того, что люди потерявшие зрения стали различать очертания оъектов, информация не обязательно может быть зрительной
              • интересно так же еще практически не исследованное направление, когда некоторые паттерны ощущений якорятся, например под гипнозом, определенными сигналами, подаваемыми на тот же язык (не обязательно), а компьютер, посылая эти управляющие сигналы вызывает в сознании пользователя нужные цепочки ощущений

          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

          Самое читаемое