Hva er nevrokommunikatorer, og bør du være redd for kunstig intelligens? Vil vi kunne lese andres sinn i fremtiden? Hvilke teknologier brukte Stephen Hawking for å kontrollere kroppen hans? Den berømte biologen og psykofysiologen Alexander Kaplan fortalte oss om dette.
Alexander Yakovlevich Kaplan
Doktor i biologiske vitenskaper, psykofysiolog, professor ved Institutt for menneske- og dyrefysiologi, leder for laboratoriet for nevrofysiologi og nevrocomputergrensesnitt, Fakultet for biologi, Moskva statsuniversitet. Lomonosov. Vinner av statsprisen for regjeringen i Den russiske føderasjonen, utviklet de første nevrokommunikatorene i Russland.
Alexander Kaplan.
Alexander Yakovlevich, hva er nevrokommunikatorer?
- Det er en slik metode, velkjent innen medisin, som er tilgjengelig på nesten hver klinikk, kalt elektroencefalografi. Det lar deg registrere den elektriske aktiviteten til hjernen (EEG) direkte fra hodebunnen. Det er veldig praktisk: du legger elektroder på hodet, kobler dem til en datamaskin gjennom en potensiell forsterker og observerer kurver på skjermen som gjenspeiler hjernens levetid. Denne metoden brukes til å diagnostisere forskjellige typer sykdommer, epilepsi og svulster. Vi har gjort dette lenge, men på et tidspunkt ble det interessant, hvorfor ikke legge inn de elektriske signalene fra hjernen til en datamaskin for å kontrollere tastaturet? Det gjenstår bare å lære å gjenkjenne i EEG øyeblikkene når en person har tenkt å skrive denne eller den bokstaven, og umiddelbart overføre denne kommandoen til tastaturet. Vi får en nevrokommunikator:bokstaver er skrevet av mental innsats uten hjelp av en stemme eller hender, direkte fra hjernen! Bruken av denne teknologien antyder også seg selv: å etablere kommunikasjon med pasienter som er målløse og ubevegelige, for eksempel etter et hjerneslag. En slik nevrokommunikator vil hjelpe ikke bare å skrive bokstaver, men også til å trykke på kommandoknapper på tastaturet: ring en sykepleier, slå av og på TVen osv.
Pasienten får elektroencefalografi.
Salgsfremmende video:
I vårt laboratorium har vi brakt påliteligheten til en slik kommunikator til 95%, det vil si at ved å skrive med mental innsats, gjør en person bare 5% av feilene. Riktig nok skjuler ordet "dekryptering" en ganske genial algoritme. Brukeren av nevrokommunikatoren sitter ikke bare ved datamaskinen - han får vist en matrise på skjermen, i hver celle hvor en bokstav eller et symbol tegnes.
Alle celler er i tilfeldig rekkefølge, men blir uthevet veldig raskt sekvensielt - 5-6 ganger per sekund. På samme tid registrerer elektroder festet på baksiden av hodet EEG av de visuelle områdene i hjernen. Her i denne innspillingen, med datametoder, kan du finne reaksjoner på markeringen av hver bokstav. Reaksjonene er alle forskjellige, men ikke fordi bokstavene er forskjellige, akkurat i hvert øyeblikk reagerer hjernen annerledes, til og med på samme signal. Men det fysiologiske trikset er at hvis en person fokuserer oppmerksomheten på et brev, så vil reaksjonen på belysningen av dette bestemte brevet avvike fra reaksjonen på alle andre bokstaver. Dermed oppdager nevrokommunikatoren fokuset på en persons oppmerksomhet på spesifikke tegn på dataskjermen og sender dem til utskrift. Ingen mystikk!
Alexander Kaplan på jobb.
Det du snakker om, vil sannsynligvis være veldig nyttig for en så kjent forsker som Stephen Hawking …
- Stephen Hawking har brukt en kommunikator i lang tid, men denne kommunikatoren avkodet signaler ikke fra hjernen, men fra noen muskler som er tildelt til dette formålet. Hawking brukte signalmuskelen i større eller mindre grad, og Hawking brukte en slik formidler for å skrive tekstene til alle bøkene hans. I alle fall er en person mye mer vant til å kontrollere muskler enn hjernereaksjoner. Og prosessen med å avkode et muskelsignal er enklere enn hjernen. Derfor er hastigheten til muskelkommunikatoren høyere enn for nevrokommunikatoren, der valget av en bokstav tar 5-6 sekunder.
Det er sant, ifølge uoffisiell informasjon fratok den progressive sykdommen Hawking aktiviteten til den siste muskelen. Det er kjent at Hawking senere fikk en ny formidler, men hva prinsippet om drift er, vet vi ikke. Jeg spurte de amerikanske kollegene mine - de sier at dette er en kommersiell hemmelighet. Til tross for utilstrekkelig ytelse, er nevrokommunikatorer den eneste måten å kommunisere på pasienter som er fratatt tale og bevegelse. Vi har tilpasset denne utviklingen i omtrent halvannet år for å jobbe med virkelige pasienter etter hjerneslag ved Pirogov First City Hospital.
Stephen Hawking.
Mens vi er i utviklingsstadiet - siden vi snakker om medisin - trenger vi pålitelige kliniske studier på mange områder. Vi har utarbeidet metoden vår veldig bra på sunne mennesker.
Er det noe håp om at det blir mulig å gjøre nevrokommunikatorer raskere?
- Alt blir etter hvert raskere og kraftigere. Men det er ting som ikke kan overvinnes, for eksempel lysets hastighet. Den har også sitt eget tak. I hele praksis med å bruke nevrokommunikatorer er det en forsinkelse på 2-6 sekunder, avhengig av hvor mange kommandoer som må behandles. Hvis du bare trenger seks kommandoer, for eksempel for å kontrollere en rullestol, vil valget av en spesifikk kommando fra seks: "venstre", høyre "," frem "osv. Ta 1-2 sekunder. Men hvis hele alfabetet, og til og med kommaer og perioder, det vil si 36 tegn på skjermen, vil det ta 5-6 sekunder. Og så langt har det vært umulig å overvinne denne terskelen i tjue år allerede.
I forbindelse med hva?
- Alt er veldig enkelt: For å avkode et signal, trenger du alltid et stykke post som tilsvarer minst lengden på den dekodede meldingen. Ellers vil det ganske enkelt ikke være noe å tyde. Du kan selvfølgelig ta en veldig kort del av encefalogram og bare prøve å gjette hele meldingen, det vil si den tiltenkte bokstaven. Men på slik formue forteller sannsynligheten for feil. Hvis du bruker et sekunders innspillingsfragment, får du omtrent 50-60% feil.
Hvis det er behov for høy pålitelighet - og vi oppnår 95% pålitelighet - tar det fortsatt 5-6 sekunder. I mellomtiden, til tross for den relative enkelheten i hele den teknologiske kjeden til nevrokommunikatoren, var det sannsynligvis bare vi som var i stand til å oppnå 95% nøyaktighet av dets arbeid i vårt land. Det er bare det at vi har gjort dette i veldig lang tid og har polert mange forskjellige nyanser. Men mange utviklere kunne allerede oppnå 70% nøyaktighet.
Nevrokommunikatortest.
Mens vi snakker om mer eller mindre enkle kommandoer. Er det et tankelesende perspektiv?
- Forskere krangler om dette. Men de fleste av kollegene mine, inkludert meg selv, er av den oppfatning at det teoretisk er umulig å lese tanker ved hjelp av instrumentelle metoder. Om bare fordi tanke er det kumulative resultatet av aktiviteten til mange deler av hjernen. Og uansett hvor mange elektroder vi legger på hodet, vil vi fremdeles dekke bare en liten del av det som skjer i hodet når en tanke blir født. Vi kan ikke koble til alle nerveceller samtidig - det er for mange av dem, nesten hundre milliarder. Selv om du kommer på en slags supertynn ledning, vil du sannsynligvis trenge en hel vogn med slike ledninger. Fordi hundre milliarder forbindelser er mye.
I dag brukes bare 100-200 elektroder i utviklingen av nevrogrensesnitt. Og selv om det er hundre tusen av disse elektrodene, er dette langt fra 100 milliarder. I tillegg er det åpenbart i hvert par nerveceller en slags kommunikasjonskode. Hvordan løsne disse kodene hvis det er tre størrelsesordener flere slike par i den menneskelige hjernen enn det er nerveceller i seg selv.
Er det noen andre områder, foruten medisin, der slike teknologier kan brukes?
- Så langt er fortsatt hovedområdet for anvendelse av nevrogrensesnitt medisin. Både her og i utlandet. Primært for å hjelpe lammede pasienter. Og her, i tillegg til kommunikasjon, er det en annen oppgave - restaurering av motorisk funksjon, dvs. nevrohabilitering. En av de viktigste måtene i denne saken er å trene den svekkede funksjonen: fingrene beveger seg svakt - du må jobbe dem så mye som mulig. Hva om de ikke flytter i det hele tatt? Pasienten har en intensjon om å bevege seg, men ikke. Det viser seg en ond sirkel: trening er nødvendig for å gjenopprette bevegelse, noe som er umulig, siden hånden er lam.
Men som kjent kan intensjonen om å bevege seg dechiffreres av EEG ved å bruke den samme nevrogrensesnitt, men med en litt annen algoritme enn nevrokommunikatoren. Den dechifrede intensjonen kan umiddelbart transformeres til en kommando for en spesiell design med motorer, et eksoskjelett som er festet til hånden og setter den i gang mekanisk. Dermed blir pasientens intensjon om å bevege seg oversatt til bevegelse. Trening begynner! Derfor er det en sjanse for at etter en tid begynner den naturlige bevegelsen å komme seg. Bruken av nevrogrensesnitt i rehabilitering er allerede en alvorlig trend innen medisin. Flere laboratorier er engasjert i disse teknologiene i Russland, i tillegg til vår, for eksempel laboratoriet til professor A. A. Frolov ved Institutt for nevrofysiologi og høyere nervøs aktivitet.
Vi snakket om medisin. Bruken av nevrale grensesnitt på andre områder er et vanskelig spørsmål. Fordi denne teknologien ikke er magi og har sine begrensninger. Selvfølgelig vil jeg kontrollere for eksempel et fly med tankens kraft. Eller i det minste med bil. Akk, dette er ennå ikke mulig, fordi nevrale grensesnitt som ikke er veldig raskt. På en travel motorvei er dette som kjent en uoverkommelig luksus.
Nå er den største virksomheten med nevrogrensesnitt bruken av merkevaren Neurointerface i alle slags leker utstyrt med et par elektroder, en slags forsterker og mikrokontroller for å kontrollere dette selve leketøyet: lodne ører på kanten, en ball i en vertikal vindtunnel, etc. Alt dette fungerer selvfølgelig med minimal pålitelighet, men det er ganske godt egnet til en morsom fest.
Det er enda et område med mulig anvendelse av nevrale grensesnitt: kontroll av roboter (ikke de autonome robotene som fungerer i henhold til et skrevet program, fordi du ikke kan skrive et program for alle anledninger). Dette gjelder spesielt for roboter som arbeider under farlige forhold, for eksempel under minerydding eller i et område med stråleforurensning. Det er behov for ekstra kontroll fra siden av personen. Og det er nettopp her teknologier basert på nevrogrensesnitt er mulig. Og den begynner allerede å bli brukt i dag.
Det er også en idé å bruke nevrokommunikatorer som et verktøy for å utfylle hjernens aktivitet. Ligner på virkelighetsforstørrelsesglass. Bare i tilfelle av neuro-grensesnitt, er det ikke virkeligheten som suppleres, men oppfyllelsen av intensjoner: en person kan med en intensjon, det vil si allerede før selve tankens fødsel, bla gjennom for eksempel internetsider på jakt etter ennå ubevisst, men nødvendig informasjon.
Hva tenker du om kunstig intelligens - er frykten beskrevet i filmen "Terminator" rettferdiggjort? Mange sier at man ikke skal være redd for dette, fordi ingen maskin har sine egne ønsker, noe som betyr at den ikke vil "gjøre opprør" mot menneskeheten
- Alle teknologier som mennesket oppfant er farlige. Da mannen kom med en steinøks, var det allerede en farlig teknologi. En bil er et middel til økt fare. Derfor, hvis en person kommer med kunstig intelligens, vil han også bære en viss trussel. Men som vi kan se, med alt dette, klarer en person å sørge for at disse farene minimeres. Derfor ser jeg ikke noe problem i å kunne begrense farlige trender i oppførselen til roboter og kunstig intelligens.
For ikke å snakke om det faktum at en god halvdel av forskere anser at det å skape intelligens, som ligner menneskelig, ganske enkelt er umulig. Det er mange årsaker til dette. En av dem er at en person er et naturlig vesen og hjernen hans ikke var lastet med oppførselsprogrammer, disse programmene blir dannet av seg selv når organismen vokser opp. Derfor er menneskelig intelligens mye rikere enn noen kunstig falske. Kunstig intelligens vil bli lik mennesket, hvis bare det vil vokse ved siden av en person, ha sanser, et hjerte, osv. Er dette mulig?
Når det gjelder uttalelsen om at maskinen ikke har noen vilje eller ønsker fra seg selv, her vil jeg ikke være enig med deg med en gang. Når alt kommer til alt, hva betyr lyst i den første tilnærmingen er aktualiseringen av et eller annet behov: du er tørst og ber om et glass vann - dette er et ønske, datamaskinen har manglende lading - er det ikke et ønske? I stedet for inskripsjonen som vises på den bærbare datamaskinen: "Lavt batteri", kan du vise inskripsjonen: "Jeg vil ha strøm." Hva er forskjellen?
En still fra filmen "The Terminator".
- Fortell oss om eksperimentene som ble utført i Vesten med nevrogrensesnitt på dyr
- Faktum er at alt dette opprinnelig ble gjort på dyr, hovedsakelig på rotter og aper. I arbeid med dyr har eksperimentøren flere alternativer, for eksempel å plassere elektroder direkte i selve hjernen. Slike eksperimenter er umulige med en person, selv om det er en veldig syk pasient - slike ting kan bare gjøres av medisinske årsaker. Derfor oppnår aper med grensesnitt basert på implanterte elektroder i hjernen mye mer.
De kan for eksempel enkelt betjene vogna de sitter på. Nevrofeltene er koblet direkte til apens hjerneceller, noe som gjør det mulig å dechiffrere intensjonene raskere og enklere. Når elektrodene er på overflaten av hodet, får vi en blanding av forskjellige elektriske signaler, nesten støy, så det er vanskeligere å gjenkjenne dem. Eksperimenter på dyr gjør det mulig å finne ut mulige utsikter i utviklingen av nevrogrensesnitt.
I USA er det dessuten allerede laboratorier der implantasjon av elektroder i hjernen til pasienter, utviklet i dyr, praktiseres, selvfølgelig, strengt av medisinske årsaker. Lammede pasienter med implanterte elektroder kan bokstavelig talt "tankekraft" kontrollere manipulatoren for å servere seg selv en beholder med en drink eller en sjokoladestang. Sammen med våre amerikanske kolleger fra University of South California prøver vi nå å lage en lignende teknologi i Russland.
Olga Fadeeva
