Čo sú neurokomunikátory a mali by ste sa báť umelej inteligencie? Budeme schopní v budúcnosti čítať myšlienky iných ľudí? Aké technológie použil Stephen Hawking na kontrolu tela? O tom nám povedal slávny biológ a psychofyziológ Alexander Kaplan.
Alexander Yakovlevich Kaplan
Doktor biologických vied, psychofyziológ, profesor Katedry fyziológie ľudí a zvierat, vedúci Laboratória neurofyziológie a neurochirurgických rozhraní, Biologická fakulta, Moskovská štátna univerzita. Lomonosov. Laureát štátnej ceny vlády Ruskej federácie, vyvinul prvých neurokomunikátorov v Rusku.
Alexander Kaplan.
Alexander Yakovlevich, čo sú neurokomunikátory?
- Takáto metóda, ktorá je v medicíne dobre známa, je k dispozícii takmer na každej klinike, ktorá sa nazýva elektroencefalografia. Umožňuje vám zaznamenať elektrickú aktivitu mozgu (EEG) priamo z pokožky hlavy. Je to veľmi výhodné: dáte si na hlavu elektródy, pomocou potenciálneho zosilňovača ich pripojíte k počítaču a na obrazovke sledujete krivky odrážajúce život mozgu. Táto metóda sa používa na diagnostikovanie rôznych druhov chorôb, epilepsie a nádorov. Robíme to už dlho, ale v určitom okamihu sa to stalo zaujímavým, prečo nezadávať elektrické signály mozgu do počítača na ovládanie klávesnice? Zostáva len naučiť sa rozpoznávať v EEG okamihy, keď osoba zamýšľa napísať toto alebo také písmeno a okamžite tento príkaz preniesť na klávesnicu. Dostávame neurokomunikátor:písmená sú napísané mentálnym úsilím bez pomoci hlasu alebo rúk, priamo z mozgu! Aplikácia tejto technológie sa tiež navrhuje: nadviazať komunikáciu s pacientmi, ktorí sú bez reči a nehybní, napríklad po mŕtvici. Takýto neurokomunikátor pomôže nielen písať písmená, ale aj stlačiť príkazové tlačidlá na klávesnici: zavolať zdravotnej sestre, zapnúť / vypnúť televízor atď.
Pacientovi je poskytnutá elektroencefalografia.
Propagačné video:
V našom laboratóriu sme spoľahlivosť takéhoto komunikátora zvýšili na 95%, čo znamená, že pri písaní s duševným úsilím človek robí iba 5% chýb. Je pravda, že slovo „dešifrovanie“skryje dosť dômyselný algoritmus. Používateľ neurokomunikátora nesedí iba pri počítači - na obrazovke sa zobrazí matica, v ktorej každej bunke je nakreslený list alebo nejaký symbol.
Všetky bunky sú v náhodnom poradí, ale sú zvýraznené veľmi rýchlo postupne - 5 až 6 krát za sekundu. Súčasne elektródy upevnené na zadnej časti hlavy zaznamenávajú EEG vizuálnych oblastí mozgu. V tomto zázname môžete pomocou počítačových metód nájsť reakcie na zvýraznenie každého písmena. Reakcie sú rôzne, ale nie preto, že písmená sú rôzne, mozog v každom okamihu reaguje inak, dokonca na rovnaký signál. Fyziologický trik je však taký, že ak človek sústredí svoju pozornosť na list, reakcia na osvetlenie tohto konkrétneho listu sa bude líšiť od reakcie na všetky ostatné písmená. Neurokomunikátor teda detekuje zameranie pozornosti človeka na konkrétne znaky na obrazovke počítača a pošle ich na tlač. Žiadna mystika!
Alexander Kaplan v práci.
To, o čom hovoríte, by bolo veľmi užitočné pravdepodobne tak slávnemu vedcovi, ako je Stephen Hawking …
- Stephen Hawking používa komunikátor už dlhší čas, tento komunikátor však dekódoval signály nie z mozgu, ale z nejakého svalu určeného na tento účel. Vo väčšej či menšej miere namáhal signálny sval, Hawking použil taký komunikátor na písanie textov všetkých svojich kníh. V každom prípade je človek omnoho viac zvyknutý ovládať svaly ako mozgové reakcie. A proces dekódovania svalového signálu je jednoduchší ako mozgový. Preto je rýchlosť svalového komunikátora vyššia ako rýchlosť neurokomunikátora, pri ktorom výber jedného písmena trvá 5 až 6 sekúnd.
Je pravda, že podľa neoficiálnych informácií progresívne ochorenie pripravilo Hawking o aktivitu posledného svalu. Je známe, že Hawking neskôr dostal nového komunikátora, ale aký je jeho princíp činnosti, nevieme. Spýtal som sa amerických kolegov - hovoria, že ide o obchodné tajomstvo. Napriek nedostatočnému výkonu sú neurokomunikátory jediným spôsobom komunikácie u pacientov, ktorí sú zbavení reči a pohybu. Asi rok a pol sme tento vývoj prispôsobovali práci so skutočnými pacientmi po mozgovej príhode v Mestskej nemocnici Pirogov.
Stephen Hawking.
Zatiaľ čo sme v štádiu vývoja - keďže hovoríme o medicíne -, potrebujeme spoľahlivé klinické skúšky v mnohých oblastiach. Na zdravých ľuďoch sme svoju metódu vypracovali veľmi dobre.
Existuje nejaká nádej, že bude možné zrýchliť neurokomunikátory?
- Všetko sa nakoniec stáva rýchlejším a silnejším. Existujú však veci, ktoré nemožno prekonať, napríklad rýchlosť svetla. Má tiež svoj vlastný strop. V praxi používania neurokomunikátorov na celom svete je oneskorenie 2-6 sekúnd, v závislosti od toho, koľko príkazov treba spracovať. Ak napríklad na ovládanie invalidného vozíka potrebujete iba šesť príkazov, výber konkrétneho príkazu zo šiestich: „vľavo“, vpravo “,„ vpred “atď. Bude trvať 1–2 sekundy. Ak je však na obrazovke celá abeceda a dokonca aj čiarky a bodky, tj 36 znakov, spracovanie bude trvať 5 až 6 sekúnd. A doteraz nebolo možné tento prah prekročiť už dvadsať rokov.
V súvislosti s čím?
- Všetko je veľmi jednoduché: na dekódovanie signálu vždy potrebujete kus záznamu, ktorý sa rovná aspoň dĺžke dekódovanej správy. V opačnom prípade nebude nič, čo by bolo možné dešifrovať. Môžete si samozrejme vziať veľmi krátku časť encefalogramu a pokúsiť sa uhádnuť celú správu, to znamená zamýšľaný list. Pri takomto veštení sa však objavuje pravdepodobnosť chyby. Ak použijete fragment záznamu s trvaním 1 sekundy, dostanete asi 50-60% chýb.
Ak je potrebná vysoká spoľahlivosť - a dosiahneme 95% spoľahlivosť - stále to trvá 5 - 6 sekúnd. Medzitým, napriek relatívnej jednoduchosti celého technologického reťazca neurokomunikátora, pravdepodobne sme dokázali dosiahnuť 95% presnosť svojej práce v našej krajine. Je to len tak, že to robíme veľmi dlho a vyleštili sme mnoho rôznych odtieňov. Mnoho vývojárov však už dokázalo dosiahnuť 70% presnosť.
Neurokomunikačný test.
Zatiaľ čo hovoríme o viac či menej jednoduchých príkazoch. Existuje perspektíva čítania mysle?
- Vedci o tom tvrdia. Väčšina mojich kolegov vrátane mňa sa však domnieva, že je teoreticky nemožné čítať myšlienky pomocou inštrumentálnych metód. Keby len preto, že myšlienka je kumulatívny výsledok činnosti mnohých častí mozgu. A bez ohľadu na to, koľko elektród položíme na hlavu, stále pokryjeme iba malú časť toho, čo sa deje v hlave, keď sa zrodí myšlienka. Nemôžeme sa spojiť so všetkými nervovými bunkami naraz - je ich príliš veľa, takmer sto miliárd. Aj keď prídete s nejakým super tenkým drôtom, pravdepodobne budete potrebovať celý vagón takýchto drôtov. Pretože sto miliárd spojení je veľa.
V súčasnosti sa pri vývoji neurointerfaces používa iba 100-200 elektród. A aj keby ich bolo sto tisíc, je to ďaleko od 100 miliárd. Okrem toho v každej dvojici nervových buniek samozrejme existuje určitý druh komunikačného kódu. Ako rozlúštiť tieto kódy, ak sú v ľudskom mozgu také rády o viac rádov ako samotné samotné nervové bunky.
Existujú iné oblasti okrem medicíny, kde by sa takéto technológie mohli uplatniť?
- Zatiaľ hlavnou oblasťou použitia neurointerfaces je stále medicína. Tu aj v zahraničí. Primárne na pomoc ochrnutým pacientom. A tu okrem komunikácie existuje aj ďalšia úloha - obnova motorickej funkcie, t. J. Neurorehabilitácia. Jedným z hlavných spôsobov v tejto veci je nácvik oslabenej funkcie: prsty sa pohybujú slabo - musíte ich čo najviac pracovať. Čo keď sa vôbec nepohybujú? Pacient má v úmysle sa pohybovať, ale nie. Ukazuje sa začarovaný kruh: na obnovenie pohybu je potrebný tréning, ktorý je nemožný, pretože ruka je ochrnutá.
Ako však vieme, zámer presunúť môže EEG dešifrovať pomocou rovnakého neurointerface, ale s trochu odlišným algoritmom ako neurokomunikátor. Rozlúštený zámer sa môže okamžite zmeniť na príkaz na špeciálny návrh s motormi, exoskeletom, ktorý je pripevnený k ruke a mechanicky ho uvedie do pohybu. Zámer pacienta pohybovať sa teda premieta do pohybu. Tréning sa začína! Preto existuje šanca, že sa prirodzené hnutie po určitom čase začne obnovovať. Používanie neurointerfaces v rehabilitácii je už v medicíne vážnym trendom. Niekoľko laboratórií sa zaoberá týmito technológiami v Rusku, okrem našich, napríklad laboratórium profesora A. A. Frolova na Neurofyziologickom ústave a vyššej nervovej aktivite.
Hovorili sme o medicíne. Použitie nervových rozhraní v iných oblastiach je náročná otázka. Pretože táto technológia nie je kúzla a má svoje obmedzenia. Samozrejme by som rád ovládal napríklad lietadlo so silou myslenia. Alebo aspoň autom. Bohužiaľ to ešte nie je možné, pretože, ako sme povedali, neurónové rozhrania nie sú príliš rýchle. Ako viete, na rušnej diaľnici ide o nedostupný luxus.
Teraz je najväčším obchodom s neurointerfaces použitie značky Neurointerface vo všetkých druhoch hračiek vybavených niekoľkými elektródami, nejakým zosilňovačom a mikrokontrolérom na ovládanie tejto hračky: chlpaté uši na okraji, guľa vo vertikálnom aerodynamickom tuneli atď. To všetko samozrejme funguje s minimálnou spoľahlivosťou, ale je celkom vhodné pre zábavné večierky.
Existuje ešte jedna oblasť možnej aplikácie neurónových rozhraní: riadenie robotov (nie tých autonómnych robotov, ktoré pracujú podľa napísaného programu, pretože nemôžete napísať program pre všetky príležitosti). Platí to najmä pre roboty pracujúce v nebezpečných podmienkach, napríklad pri odmínovaní baní alebo v oblasti žiarenia. Potrebuje ďalšiu kontrolu zo strany osoby. A práve tu sú možné technológie založené na neurointerfaces. A už sa začína používať dnes.
Existuje tiež myšlienka používať neurokomunikátory ako nástroj na doplnenie mozgovej aktivity. Podobné ako okuliare na zväčšenie reality. Iba v prípade neurointerfaces to nie je realita, ktorá sa dopĺňa, ale plnenie zámerov: človek môže s jedným zámerom, to znamená, dokonca ešte pred narodením samotnej myšlienky, listovať napríklad prostredníctvom internetových stránok pri hľadaní ešte nevedomých, ale potrebných informácií.
Čo si myslíte o umelej inteligencii - sú obavy popísané vo filme Terminátor opodstatnené? Mnohí hovoria, že by sme sa toho nemali báť, pretože žiadny stroj nemá svoje vlastné túžby, čo znamená, že sa nebude „búriť“proti ľudskosti
- Všetky technológie, ktoré človek vymyslel, sú nebezpečné. Keď človek prišiel so kamennou sekerou, bola to už nebezpečná technológia. Auto je prostriedkom zvýšeného nebezpečenstva. Ak teda niekto príde s umelou inteligenciou, bude mať aj určitú hrozbu. Ako však vidíme, s tým všetkým sa človek dokáže ubezpečiť, že tieto riziká sú minimalizované. Preto nevidím žiadny problém v tom, že dokážem obmedziť nebezpečné trendy v správaní robotov a umelej inteligencie.
Nehovoriac o tom, že dobrá polovica vedcov považuje vytvorenie inteligencie, podobnej ľudskej, za jednoducho nemožné. Dôvodov je veľa. Jedným z nich je, že človek je prírodná bytosť a jeho mozog nebol nabitý programami správania, tieto programy sa vytvárajú samy, ako organizmus rastie. Preto je ľudská inteligencia omnoho bohatšia ako akékoľvek umelé falošné. Umelá inteligencia sa stane rovnakou ako človek, ak bude rásť vedľa človeka, bude mať zmysly, srdce atď. Je to možné?
Pokiaľ ide o vyhlásenie, že stroj nemá vlastnú vôľu alebo želania, tu by som s vami okamžite nesúhlasil. Čo vlastne túžba znamená v prvom priblížení je aktualizácia niektorých potrieb: máte smäd a pýtate si pohár vody - to je túžba, počítač nemá dostatok energie - nie je to túžba? Namiesto nápisu, ktorý sa zobrazuje na prenosnom počítači: „Slabá batéria“, môžete zobraziť nápis: „Chcem elektrinu.“V čom je rozdiel?
Stále z filmu "Terminátor".
- Povedzte nám o pokusoch uskutočnených na Západe s neurointerfaces na zvieratách
- Faktom je, že toto všetko sa pôvodne robilo na zvieratách, najmä na potkanoch a opiciach. Pri práci so zvieratami má experimentant viac možností, napríklad umiestniť elektródy priamo do samotného mozgu. Takéto experimenty sú u človeka nemožné, aj keď je to veľmi chorý pacient - také veci sa dajú robiť iba zo zdravotných dôvodov. Preto opice s rozhraniami založenými na implantovaných elektródach v mozgu dosahujú omnoho viac.
Napríklad môžu ľahko ovládať vozík, na ktorom sedí. Neurofinterfaces sú priamo spojené s mozgovými bunkami opice, čo umožňuje rýchlejšie a ľahšie rozlúštiť jeho zámery. Keď sú elektródy na povrchu hlavy, dostávame zmes rôznych elektrických signálov, takmer šum, takže je ťažšie ich rozoznať. Pokusy na zvieratách umožňujú zistiť možné vyhliadky vo vývoji neurointerfaces.
Navyše v USA už existujú laboratóriá, v ktorých sa implantácia elektród do mozgu pacientov, vyvinutých u zvierat, praktizuje, samozrejme, striktne zo zdravotných dôvodov. Paralyzovaní pacienti s implantovanými elektródami môžu doslova ovládať manipulátor tak, aby si sami podávali nádobu s nápojom alebo čokoládou. Spolu s našimi americkými kolegami z University of Southern California sa teraz snažíme vytvoriť podobnú technológiu v Rusku.
Olga Fadeeva