Нейрокомпьютерные интерфейсы: эволюция технологии и ее потенциал
Что, если суперспособности перестанут быть концептом фантастических произведений? Технологии нейрокомпьютерных интерфейсов (НКИ) уже позволяют человеку контролировать некоторую технику силой мысли, а развитие их потенциала, к примеру для улучшения способностей нашего мозга, не кажется слишком уж сказочным.
Нейрокомпьютерные интерфейсы (НКИ) позволяют людям пользоваться устройствами посредством мозговых импульсов. Таким образом, человек может задействовать как вычислительную технику, так и другие устройства, к примеру роборуки. Определение со Всемирного экономического форума (ВЭФ) гласит:
В первых экспериментах с НКИ применялись портативные устройства: гарнитуры и шапки, которые измеряли активность мозга. С течением времени, а также появлением передовых датчиков и алгоритмов портативные НКИ получили широкое распространение в здравоохранении: их применяют в диагностике неврологических заболеваний, таких как эпилепсия, болезнь Паркинсона и расстройства сна.
Пусть ранние испытания и продемонстрировали потенциал имплантов касательно считывания мозговых импульсов, а также дарили пациентам возможность управлять устройствами, технология отличалась ограниченной адаптивностью и была не слишком-то долговечной в применении.
Эти результаты открыли путь к масштабным НКИ-исследованиям и экспериментам, целью которых является оптимизация НКИ-технологий во взаимодействии человеческого мозга с электронными устройствами.
Передовые системы Neuralink подарили компании лидерство в нише НКИ. Ей принадлежит беспроводной мозговой имплант — чип размером не больше монеты. Его интеграцией в кору головного мозга занимается специализированная робототехника, а для соединения с человеческой нервной системой используются сверхтонкие электроды. Первые эксперименты компания проводила на животных, к примеру в 2021 году обезьяна по кличке Пейджер сумела сыграть в видеоигру (пинг-понг), не применяя моторики, — исключительно посредством мозговых импульсов.
В мае 2023 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило запрос Neuralink о проведении клинических испытаний на людях. В 2024 году компания имплантировала два чипа в мозг двух пациентов. Как сообщил Илон Маск, до конца года Neuralink планирует провести еще восемь подобных испытаний.
Первый из пациентов Neuralink Ноланд Арбо — человек, большая часть тела которого оказалась парализованной, — получил свой имплант в январе 2024 года. В мае Ноланд запустил прямой эфир в соцсети Х, где показал, как играет в электронные шахматы и управляет компьютерным курсором с помощью силы мысли.
Компания планирует и дальше работать над ликвидацией неврологических вызовов человечества. Касательно долгосрочных целей, в Neuralink намерены повысить потенциал человеческого мозга за счет интеграции ИИ-решений в центр нашей нервной системы.
НКИ-устройства преобразуют активность мозга в сигналы для устройства-цели, а также предоставляют сенсорную обратную связь, которая стимулирует работу мозга.
Взаимодействие сознания и технологии может оказаться ключом к преодолению ограничений инвалидности и расширению потенциала нашего мозга: улучшенной памяти и более быстрой обработке информации. Кроме того, НКИ способны предложить людям, страдающим от хронической боли, выход из неблагоприятного положения. Однако эти системы все ещё являются экспериментальными изобретениями.
Путь НКИ: опытные образцы, клинические испытания, нейрочипы и портативные устройства
Человеческий мозг — одна из самых сложных биологических систем. Он состоит из 86 миллиардов нейронов, которые образуют между собой около 100 триллионов связей. Его возможности и структура уже давно привлекают внимание исследователей — ученых из отрасли нейронаук. Начиная с поздних 1960-х, специалисты проводили эксперименты с НКИ-концептами и формировали инструменты нейровизуализации. Они пытались понять, как использовать мозговую активность для управления технологическими устройствами. Для этого существуют два основных способа: имплант и портативное приспособление.
В первых экспериментах с НКИ применялись портативные устройства: гарнитуры и шапки, которые измеряли активность мозга. С течением времени, а также появлением передовых датчиков и алгоритмов портативные НКИ получили широкое распространение в здравоохранении: их применяют в диагностике неврологических заболеваний, таких как эпилепсия, болезнь Паркинсона и расстройства сна.
Компоненты НКИ-системы. Источник: Национальный центр биотехнологических данных
С имплантами экспериментировать начали в 1970-х. Первые испытания проводили на обезьянах. В конце 1990-х годов нейронауки и вычислительные технологии придали исследованиям BCI новый импульс, и состоялись первые опыты с участием людей. В 1998 году невролог Филипп Кеннеди впервые имплантировал НКИ больному параличом человеку. После нескольких месяцев обучения пациент начал управлять компьютерным курсором с помощью мысли. Однако возникли осложнения — развилась инфекция, да и имплантировать устройство в ткани мозга было очень проблематично. В итоге от него пришлось избавиться.
Пусть ранние испытания и продемонстрировали потенциал имплантов касательно считывания мозговых импульсов, а также дарили пациентам возможность управлять устройствами, технология отличалась ограниченной адаптивностью и была не слишком-то долговечной в применении.
Эти результаты открыли путь к масштабным НКИ-исследованиям и экспериментам, целью которых является оптимизация НКИ-технологий во взаимодействии человеческого мозга с электронными устройствами.
Новинки НКИ: ИИ в нейронауке и другие интересности
В 2020-х годах системы НКИ все активнее внедряют алгоритмы искусственного интеллекта. Эти решения позволяют анализировать и расшифровывать мозговые импульсы, идентифицировать закономерности и обеспечивать сенсорную обратную связь. В то же время успехи в области изучения функций мозга, создания износостойких и гибких материалов вместе с развитием беспроводных технологий послужили стимулом для появления революционных исследований и изобретений. На первый взгляд, они даже могут показаться нереальными — давайте посмотрим поближе.
Neuralink Илона Маска продолжает клинические испытания
В 2016 году знаменитый предприниматель вместе с командой экспертов в области нейробиологии, биохимии и робототехники основал компанию Neuralink. На официальном сайте описана её миссия: создание НКИ, помогающих людям современности преодолеть физические нарушения, а людям будущего — раскрыть собственный когнитивный потенциал.
Передовые системы Neuralink подарили компании лидерство в нише НКИ. Ей принадлежит беспроводной мозговой имплант — чип размером не больше монеты. Его интеграцией в кору головного мозга занимается специализированная робототехника, а для соединения с человеческой нервной системой используются сверхтонкие электроды. Первые эксперименты компания проводила на животных, к примеру в 2021 году обезьяна по кличке Пейджер сумела сыграть в видеоигру (пинг-понг), не применяя моторики, — исключительно посредством мозговых импульсов.
В мае 2023 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило запрос Neuralink о проведении клинических испытаний на людях. В 2024 году компания имплантировала два чипа в мозг двух пациентов. Как сообщил Илон Маск, до конца года Neuralink планирует провести еще восемь подобных испытаний.
Первый из пациентов Neuralink Ноланд Арбо — человек, большая часть тела которого оказалась парализованной, — получил свой имплант в январе 2024 года. В мае Ноланд запустил прямой эфир в соцсети Х, где показал, как играет в электронные шахматы и управляет компьютерным курсором с помощью силы мысли.
Ноланд Арбо. Источник: WSJ Business News/X.com
По словам Ноланда, имплант позволил ему играть в видеоигры и вести переписку — раньше о таких активностях он мог только мечтать. Тем не менее нюансы все же возникли — с топографией размещения электродов на коре мозга, в частности. Но Ноланд утверждает, что специалисты Neuralink активно работают над их устранением посредством коррекции особенностей программного обеспечения.
Компания планирует и дальше работать над ликвидацией неврологических вызовов человечества. Касательно долгосрочных целей, в Neuralink намерены повысить потенциал человеческого мозга за счет интеграции ИИ-решений в центр нашей нервной системы.
Synchron: мыслительный контроль Apple Vision Pro
30 июля 2024 года нейротехнологическая компания Synchron сообщила, что ее специалисты синхронизировали нейроимплант с гарнитурой Apple Vision Pro. Таким образом, люди с инвалидностью могут воспользоваться ее функционалом, не применяя ни рук, ни голоса. На стадию стартапа Synchron вышла еще в 2012 году. В сфере НКИ эта компания одна из самых первых. Целью ее технорешения является повышение инклюзивности новых технологий. В CNBC сообщают, что первым человеком, который опробовал нейроимплант, стал 64-летний Марк. Однако его фамилия остается неизвестной, поскольку мужчина предпочел ею не делиться. Пациент Synchron болен боковым амиотрофическим склерозом (ALS), который привел к потере работоспособности его верхних конечностей. Специалисты компании ввели НКИ через яремную вену и разместили чип в кровеносном сосуде рядом с моторной корой головного мозга. В итоге устройство подсоединили к антенне, которая интегрирована в подкожный покров на груди пациента. Именно она передает мозговые импульсы на внешние устройства.
Пациент с нейрочипом пользуется Apple Vision Pro. Источник: CNBC/X
В интервью CNBC Марк признался, что еще с апреля тестирует функционал Vision Pro и теперь может отправлять с ее помощью текстовые сообщения, смотреть телевизор и играть в пасьянс. Он добавил, что некоторые приложения более сложные в освоении, чем другие, но он не сдается и продолжает экспериментировать с новыми способами применения гарнитуры.
Эволюция портативных НКИ
Гибкость, легкость в использовании и расширяющийся функционал портативных НКИ делают эти устройства все более удобными. В марте 2024 года исследователи из Техасского университета в Остине объявили, что им удалось создать НКИ-шапку. Это решение дарит пользователям с нарушениями моторики возможность преобразовывать свои мысли в конкретные действия (посредством электронных устройств), к примеру играть в видеоигры или же управлять роботизированными конечностями. Более того, это не требует хирургического вмешательства. Благодаря алгоритмам машинного обучения НКИ можно перестраивать с учетом пользовательских данных, чтобы решение отвечало потребностям конкретного человека. Аспект персонализации соблюден идеально. Шапка состоит из набора электродов, которые передают данные о мозговой активности программному обеспечению. Далее ПО и исследователи занимаются дешифровкой нейронных импульсов.
Исследователи из Техасского университета в Остине тестируют НКИ-шапку. Источник: UT News
Трансформативный потенциал НКИ
Конечно, нейрокомпьютерный интерфейс — уже не новая концепция. Тем не менее в наше время темпы его развития и количество экспериментов неуклонно растут. Вместе с тем технология все еще вызывает ряд опасений, одним из которых является долгосрочное воздействие импланта на мозг. Возможные последствия еще не изучены в полной мере, а хирургические операции сопряжены с рисками, обусловленными износом электродов и повреждением тканей. В связи с этим компаниям бывает нелегко добиться разрешения регулирующих органов на проведение испытаний. Другой проблемой являются вопросы приватности и безопасности данных: НКИ собирают сигналы и прочую информацию, сопряженную с мозговой активностью пациентов.
Но даже с учетом всевозможных затруднений сложно отрицать трансформативный НКИ-потенциал. Уже сегодня различные формы этих технологий меняют человеческие жизни к лучшему: от отрасли диагностики до ликвидации вызовов ограниченных возможностей. НКИ способны подарить новые импульсы к развитию для сферы нейроисследований, а также владеют возможностью обеспечить более простое взаимодействие между человеком и машиной. Скорее всего, в будущем мы увидим более широкий спектр этих технологий: в управлении транспортом и ускорении коммуникации, к примеру. С большой долей вероятности их потенциал также позволит человеку улучшить память. Кто знает, может, ИИ-интеграция в мозг — не сюжет из научной фантастики, а реальность, к которой мы еще получим возможность прикоснуться. По крайней мере это одна из долгосрочных целей Neuralink, а сообщество ученых продолжает искать возможности для ее реализации.
Илон Маск однажды заявил:
В итоге мы добьемся симбиоза с искусственным интеллектом. Он не будет чем-то неотъемлемым. Это будет опциональный вариант, но для цивилизации в целом неоспоримо важный.
Анаит Аветисян
Автор
Web3-райтер и по совместительству крипто-HODLер. Отслеживает тенденции рынка, а также интересуется новейшими технологиями.
