На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)

Космос

8 369 подписчиков

Свежие комментарии

  • Сергей Бороздин
    Мой алгоритм - в статье на Самиздат и дзен "Библия как научный источник истории Мира"Единый алгоритм э...
  • дмитрий Антонов
    прошу прощения, меня тут небыло давно. А где Юрий В Радюшин? с Новым 2023 годомБыл запущен первы...
  • дмитрий Антонов
    жаль, что тема постепенно потерялась. а ведь тут было так шумно и столько интересного можно было узнать, помимо самих...Запущен CAPSTONE ...

Сила мысли

 
Сила мысли - насколько она велика, как выглядит «интерфейс мозг- компьютер», и не в матрице ли мы живем? На накопившиеся вопросы «ММ» отвечает Александр Каплан - доктор биологических наук, психофизиолог, профессор кафедры физиологии человека и животных, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов на биологическом факультете МГУ.

Александр Яковлевич, если верить газетам, силой мысли уже можно управлять протезами, дронами и автомобилем. Расскажите о техни­ческой стороне вопроса. Что такое «интерфейс мозг-компьютер»?
То, что называют «интерфейс мозг-компьютер» (он же брейн-компью- тер-интерфейс, ИМК, BCI), - это не отдельное устройство. Это техно­логия, которая позволяет человеку научиться управлять внешними ис­полнительными устройствами без помощи мышц, посредством волевых усилий. У нас в лаборатории, например, уже лет шесть как человек мо­жет сидеть за компьютером и печатать текст, не трогая клавиатуру, только фокусируя внимание на той или иной букве.
- А как можно детектировать намерение?
- Это делается на основе регистрации и расшифровки электрической ак­тивности мозга. Есть два варианта такой регистрации: вживить элек­троды непосредственно или закрепить электрод на кожной поверхности черепа. Во втором случае расшифровать сигнал сложнее, но у нас другого выхода нет, мы должны работать неинвазивным методом, без повреж­дений. Сначала происходит калибровка: мы регистрируем биотоки мозга и просим человека сфокусировать внимание на одном символе из их на­бора на мониторе. При этом каждый символ подмигивает, вызывая реак­цию биотоков.
Ho реакция на символ, который вызвал интерес испытуе­мого, отличается от остальных. Такие символы называются целевыми.
  Все остальные - нецелевые. Во время калибровки ал­горитмы учатся распознавать целевые и нецелевые реакции. Задача «интерфейса мозг-компьютер» - быстро детектировать среди всех реакций именно целевые и определять, на каком символе сфокусиро­вано внимание испытуемого.
И каков процент ошибок?
Зависит от качества реализации технологии. Если все хорошо сделать, то сразу после калибровки можно работать с 95-процентной надежностью - при наборе букв система будет ошибаться не бо­лее чем в 5% случаев. о 95%, но это высшее достижение. С ним мы выиграли в Австрии в 2011 году у всех команд по надежности и по времени отклика - у нас было б секунд, а у коллег, допустим, 8 секунд. Это миро­вые достижения. А насчет рядовых достижений - там может быть и 60, и 70% - то есть 50-40% ошибок. С такими ошибками инвалидным креслом нельзя управлять. А при 5% вполне можно.
-  Ho если такие системы использовать, скажем, для управления инвалидной коляской, даже веро­ятность одного процента ошибок опасна: я хочу поехать вправо, а коляска едет влево.
- Да, это нас и ограничивает. Вот мы сейчас ска­зали когда технология «интерфейс мозг-компьютер» достигнет такого совершенства, чтобы любой смог использовать ее в быту?
Тут дело не в технике - как и 5-10 лет назад, когда мы начинали работать. Проблема в аккурат­ной реализации всей технологии: от регистрации биотоков до интеллектуальных алгоритмов их расшифровки. Технология проста: к кожной поверх­ности головы прикладывается металлический диск с припаянным проводником, по нему электрическая активность мозга подается в усилитель, а от уси­лителя - в компьютер для обработки. То есть бе­рете однокопеечную монету, припаиваете к ней проводок, смазываете соленой во­дой, прикладываете - и у вас все уже есть. Дальше нужны хороший усилитель, потому что потенци­алы мозга Электрические импульсы мозга еле уловимы, по­тому что очень слабые?
Верно - между мозгом и кожной поверхностью целый сантиметр, мы ловим лишь отголоски. Дальше сигнал надо хорошо подготовить: очи­стить от шума, разложить на составляющие, расшифровать отличия целевого от нецелевого объекта. Труднее всего расшифровать внутрен­ние образы. Было бы удобно мысленно задумы­вать буквы, но эти образы почти не проявляются в биотоках. А некоторые для этого подходят, например: «Я сжимаю правую руку». Их удается устойчиво удержать, и их отголоски в голове (не на экране) мы уже можем поймать. В совокуп­ности получается, что каждый элемент техно­логии можно освоить в школьном радиокружке, но надо профессионально подойти. Ко мне как-то приезжали из Питера ребята-любители - инже­неры по профессии, но никогда не занимались на­шей технологией. Они организовывали там Fab lab, просили рассказать, как построить нейро­интерфейс. Я объяснил все на пальцах - месяца через три приехали, рассказали, что все получи­лось: сделали управляемый от намерений чело­века кран для пивного бачка. Похоже, у них там 40% ошибок, но это же фан: подумал - и краник открылся, пиво полилось в бокал.
Аналогичную схему пытаются разработать авто­мобилестроители - систему торможения авто­мобиля силой мысли. Рассчитано, что мозг, видя - это миллионные доли вольта, и алгоритмы расшифровки.
- He получится ли, что мы рано или поздно упремся в тупик абстрактного мышления?
 Вы правильно говорите: параметры нейроинтер­фейсов во многом ограничены свойствами мозго­вых процессов. Например, скорость фокусировки внимания на внешних объектах - это не мгно­венно. Сформировать мысленный образ - еще дольше, секунды. Если интерфейс всего на две ко­манды - то будет быстрее. Ho все равно ошибок не избежать. Если на основе нейроинтерфейса сделать катапультирование, то даже при 2% ошибок на сто полетов будет два лишних «вы­броса».
опасность на дороге, реагирует на доли секунды быстрее, чем нога, которая жмет на тормоз. И на скорости 100 км/ч это дает преимущество в 5,5 м тормозного пути.
Правильно. Мозг расчеты делает очень быстро, время теряется на этапе мышечного действия. Если нейроинтерфейсом перехватить команды мозга к мышцам и выполнить намеченное действие элек­тронно-механическими устройствами, то все бу­дет быстро. Ho перехват команд происходит с не­минуемой ошибкой. При детектировании намерения оператора она достигает 20-50%! Как тут управ­лять автомобилем? В 20-50% случаев либо не бу­дет торможения в нужный момент, либо тормоз­нет, когда не надо. Это все журналисты разносят слухи об управляемых от «мыслей» автомобилях. А вот печать букв получается хорошо. С помощью нейроинтерфейса оператор набирает текст с на­дежностью 95% и со скоростью 12-15 символов в минуту.
He кажется ли вам, что эволюция специально за­ключила мозг в тюрьму тела, чтобы не дать ему полную свободу?
- Конечно, эволюция придумала разные фильтры, чтобы не дать хода импульсивным решениям. Ho все они работают на уровне самого же мозга. Мышцы только исполнители. Силой мысли пища в рот не попадет, поэтому придуманы мышцы - фактически, внешние исполнительные устройства.
-  Все-таки мозг ради тела или тело ради мозга?
 В ходе эволюции мозг сформировался для того, чтобы обеспечить организму выживание в непро­стых условиях: кто-то отбирает пищу, кто-то - место под солнцем, и надо сделать так, чтобы обеспечить себе и пищу, и кров, и потомство. Ho здесь у природы нет какой-то самоцели, про­сто выживали те, что обладали мозгом, позволя­ющим это делать. Изначально мозг сформирован для обработки внешней информации. По мере ус­ложнения ему потребовалось еще и запоминать ее, потом анализировать, наконец - принимать решения. Всему животному миру мозг дан, чтобы адаптироваться и выжить. Только у нас его анали­тическая функция достигла такого совершенства, что превысила потребности обслуживания чисто биологической адаптации. В мозгу человека сфор­мировалась динамическая модель физического мира.
- Он может прогнозировать будущее и менять мир?
Именно потому, что в распоряжении мозга человека появилась модель физического мира, для него стало возможным проигрывать на ней варианты будущего. Причем для этого, по существу, не нужно ничего де­лать физически. Чтобы собаке или обезьяне прове­рить гипотезу, нужно что-то сделать, куда-то сбе­гать. Человек же может, сидя в кресле, проигрывать варианты будущего - использовать для этого банки данных, знаний, свое прошлое и всем этим манипу­лировать прямо в голове. Это полная динамическая модель мира, которая не могла сформироваться в голове у животных из-за отсутствия у них пол­ноценного языка. Если немного утрировать, то мен­тальная модель - это и есть психика. Для человека стало возможным манипулировать не только фи­зическими объектами, но и понятиями об этих объ­ектах. Процессы принятия решений стали гораздо экономнее и быстрее. Это дало нам гигантское эво­люционное преимущество.
Получается, что самоцель мозга - получение удо­вольствия? Например, от познания.
Важно, что с появлением психики, способной мо­делировать внешний мир, в дополнение к задаче адаптации организма у мозга появилась новая ак­тивность - совершенствование модели мира, его познание, можно сказать, из любопытства. И объ­емы этой деятельности превысили запросы на об­служивание жизненных потребностей. Появился новый тип потребностей - познание ради позна­ния. Если хотите, новое удовольствие для мозга.
Тактическое восприятие мира сменилось страте­гическим?
Ну да. Раньше оно было утилитарным, потребитель­ским. А здесь получается, что уже достаточно жить в своем внутреннем мире - там тоже интересно. Вы прочли книгу и еще долго о ней думаете, забыва­ете про работу или еду. Деятельность мозга ото­рвалась от биологической необходимости. С этого момента мозг начинает подстраивать жизнь орга­низма, который его обеспечивает питательными веществами, под свою необходимость. И когда вы спрашиваете, тело для мозга или мозг для тела, - сейчас, получается, все же тело для мозга. Вы уже портите желудок, питаясь неизвестно чем, потому что так нравится, вы уже не заботитесь о своем теле. Вторично вам кто то может объяснить, что так нельзя, тогда вторично вы можете на это от­реагировать. А так мозг уже сам по себе.
Можно ли будет когда-нибудь подсоединить мозг напрямую к Интернету - погрузить его в инфор­мацию, как в бочку с водой?
Фильм «Матрица» как раз эксплуатирует эту идею: мозги подключены к матрице, она генерирует не­кую реальность, и все думают, что живут в этой реальности, а на самом деле в бочках живут. В об- щем-то, ничего не изменилось. Мы сейчас живем не в физической реальности, мы живем в бочках. Ho только эта бочка - наш собственный мозг. Вы не верите мне, но я вам сейчас объясню на пальцах.
Смотрите: я вас сейчас в физическом мире не вижу. И вы меня не видите. Почему? У нас у всех есть глаз, есть сетчатка - совокупность свето­чувствительных элементов. Она чувствует ин­тенсивность света, падающего на экран - глаз. Этот экран - то же, что и матрица в фотоаппа­рате, только там 10 миллионов пикселей, а в глазу 126 миллионов. И свет, который на вас падает, отражается ко мне на сетчатку. Там есть как бы ваш портрет. От сетчатки в мозг идет зри­тельный нерв. Там уже I миллион волокон (а было 126 миллионов, уже сжатие). А что бежит по этим волокнам? Это не световоды, это электрические импульсы, и они подсоединяются к мозгу. Где там изображение? Все, оно рассыпалось. Если бы там был какой-то передатчик оптического изображения, то можно было бы говорить, что оно попало ко мне в мозг. А так - все разбилось на отдельные элек­трические импульсы. Нет вашего изображения - оно исчезло. Я вас физически не могу видеть никак. Это не мистика, просто инженерная ситуация.
Где же я вас вижу? Ответ - мозг реконструи­рует ваш портрет. То есть все, что мы видим, - это повторная реконструкция, это творчество мозга. Поэтому я не уверен, все ли детали пра­вильно распределены и правильно восстановились.
-  А как насчет опытов с «фотографиями» мыслей? Человек смотрит на цветок, и мы пытаемся пой­мать его мысль на условную фотопленку. Получа­ется, мы ловим реконструкцию, которой занима­ется мозг?
-  В любом случае это реконструкции на основе на­шего собственного опыта. Насчет того, ловим или не ловим, - нет в мире ни одной технологии, кото­рая может рассмотреть этот образ в мозгу. Об­разы внешних объектов не ловятся сейчас никакой технологией, теоретически это нельзя сделать.
-  Ho там технология работает по принципу сло­варя - человеку показывают образы, записывают реакцию, потом компьютер, когда человек видит образ снова, выбирает из базы что-то похожее.
- Вот видите, а это уже принципиально не то. Это мы не подсматриваем то, что в голове, мы пред­варительно тестируем, делаем каталог, и ошибка распознавания там примерно 80%.
Есть статьи, в которых по кадрам показано, как это происходит. Очень размытое изображе­ние получается: что-то похожее на лицо, что-то похожее на плечи. Ho все уже аплодируют: «Мы подсмотрели!» Нет. Мы подсмотрели распреде­ление кровотока по голове, когда человеку по­казывали нечто похожее. Ho даже «похожих» си­туаций из всех кадров - 10%. Да и сходство ни о чем не говорит. Сами авторы подчеркивают: ни в коем случае не думайте, что мы тут читаем мысли. Ho журналисты преподносят именно так. Нет, к сожалению, у нас нет никакого шанса про­читать мысли человека, потому что они кодиро­ваны собственным опытом. Нет общего ключа. А собственный опыт попробуйте разгадать.
-  Футурологический вопрос. В фантастических фильмах поднимается тема бессмертия лично­сти, достижимого при помощи записи электриче­ских импульсов мозга на какой-то внешний источ­ник или путем переноса этой личности в новое тело. Станет ли это когда-нибудь технологиче­ски возможным - «переселить» личность, совокуп­ность памяти, опыта, чувств, знаний?
 Чувства - это уже большой вопрос, потому что они очень сопряжены с телом. Вы чувствуете, как сильнее бьется сердце. Телесные ощущения - это компонент ваших эмоций. Там у вас не бу­дет тела. Наши «личные» чувства, эмоции, наши планы и цели в значительной мере определяются
тем, что у нас есть чувствующее тело. Вообще, говоря о глобальном будущем, приходится пред­полагать, что все возможно. Потому что любое ограничение наталкивается на контраргумент: сто лет назад мобильный телефон тоже был не­возможен.
-  То есть возможность «перезаписать» мозг проти­воречит законам физики?
 Мы не можем отвечать, что будет в будущем, это бессмысленный вопрос. Ho мы можем задать во­прос иначе. Позволяет ли все то, что мы знаем о мозге и физическом мире, предположить воз­можность перезаписи личности человека на но­вый носитель? Тут две проблемы: практическая и теоретическая. Первое - как переносить? У нас миллион миллиардов контактов, и если вы будете подсоединяться к ним проводочками, на Земле не хватит металла. Второе - мы не знаем кодов. Мы, допустим, можем воспроизвести структуру мозга, но что с содержанием? Этот код - он ваш личный, он основан на вашем опыте, он не такой, как у меня. Причем вы не можете мне рассказать этот секрет, вы сами его не знаете, он же вну­три. Ho в принципе мне такие сказки нравятся. При переселении в цифровой мир можно постро­ить много коллизий; решается проблема пищи, жилья - много чего решается, объем памяти по­зволит сидеть в машинах всему населению Земли. Ho какие это будут персонажи? Им не нужна ре­альная пища, они не чувствуют боли. Это же не люди.
-  Можно глупый вопрос? Мозг старится, именно как материя?
-  Клетки мозга - особые, они не похожи на осталь­
ные. Клетки почек, печени, мышц по­стоянно обновляются - все, кроме кле­ток мозга. У них такой геном, что они никогда не делятся и не умирают - они в буквальном смысле волшебные. Правда, из этого еще ничего не сле­дует. Здесь другая проблема: когда клетки тела делятся и копируют ин­формацию, происходят ошибки копиро­вания, и они накапливаются (на этом строится одна из гипотез старения). А у клеток мозга они не накапливаются. В при­мер можно привести одно исследование. Уче­ные взяли кусочек мышиного мозга и пересадили в крысиный мозг. Условно, крыса живет 2,5 года, мышь - I год. Вопрос был такой: проживут пе­ресаженные клетки мышиную жизнь или будут жить, пока крыса не умрет? Если в геноме зало­жена их смерть через год - они должны умереть. А если все зависит от обеспечения необходи­мым - они проживут крысиную жизнь. И они про­жили 2,5 года - почти в три раза больше отпу­щенного мышиной жизнью. Это значит, что если мозг обеспечивать нужными веществами, он мо­жет жить, по крайней мере, втрое дольше. В ре­альной жизни то сердце выйдет из строя, то пе­чень, то почки - мозг прекращает существова­ние не по собственным причинам, а потому, что «ломаются» органы, обеспечивающие его пита­нием. А так - если говорить о человеке, то его мозг тоже мог бы жить в два-три раза дольше. Эти два-три раза для нас почти как вечность - даже не сто, а триста лет! 
 Источник: Из июльского номера научно-популярного журнала "ММ" 2015 года ("Машины и механизмы").

 

наверх