В данном эпизоде обсуждаются следующие тексты:

История мозговых имплантов https://medium.com/cybertrop-h-ic/the-history-of-brain-implants-dd492eb48b04

Краткая история интерфейсов компьютер-мозг http://www.brainvision.co.uk/blog/2014/04/the-brief-history-of-brain-computer-interfaces/

Компания Илона Маска Neuralink представила нити для «чтения мозга» и робота для их имплантации https://22century.ru/computer-it/79013

Технология Neuralink впечатляет, но является ли она этичной? https://onezero.medium.com/neuralinks-technology-is-impressive-is-it-ethical-812afb38b19e

Первая контролируемая неинвазивным нейроинтерфейсом роборука https://www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190619142542.htm

Facebook достиг первых успехов в своем плане обеспечения пользователей возможностью печатать с помощью мозга https://www.digitaltrends.com/wearables/facebook-is-making-progress-with-its-plan-to-let-you-type-with-your-mind/

Рынок BCI должен достигнуть к 2026 году стоимости в 2,67 миллиардов долларов https://www.globenewswire.com/news-release/2019/07/22/1885929/0/en/Brain-Computer-Interface-Market-To-Reach-USD-2-67-Billion-By-2026-Reports-And-Data.html

Военные пилоты смогут управлять тремя истребителями с помощью одного нейроимпланта https://futurism.com/the-byte/jets-pilots-mind-control-darpa

BCI позволяет трём людям играть в видеоигру, используя только сигналы мозга https://www.technologynetworks.com/neuroscience/news/brain-computer-interface-lets-three-people-play-video-games-using-their-minds-321268

Предварительный конспект подкаста

Привет! Это Саша Ренуар — на связи из Нью-Йорка,
и Сергей Кашубин на проводе из Цюриха.

Это — новостная лента Refactored — подкаст про новости науки, в котором мы говорим про открытия, давно существующие теории, прогресс в целом. Наша цель — не давать этим явлениям однозначную оценку, а рассматривать их с разных сторон, в частности, отвечать на вопрос, как нововведения аукнутся и откликнутся в современном обществе и обществе будущего. Особое внимание мы уделяем вопросам социальной этики технологий.

Мы не претендуем на роль экспертов во всём и вся, хотя наш охват тем — очень широкий. Но этом нам и не нужно: наша задача — сомневаться, изучать и понимать вещи с разных сторон, а также заразить этим любопытством слушателей.

В прошлый раз мы обсудили национальные стратегии в области искусственного интеллекта. В этот раз мы разбираемся с новостями по совершенно другой теме — интерфейсы «компьютер-мозг».

***

Мне иногда снятся сны, как я в телефоне прокручиваю взглядом приложения. В будущем, скорее всего, это станет возможным — управлять телефоном силой мысли. И реализовать это помогут BCI (brain-computer interfaces).

Нейроинтерфейсы — это не только суперидея, но и практические применения, например, в следующих областях:

• медицина;
• Internet of things (IoT), умный контроль дома;
• коммуникация;
• развлечения и игры;
• военные технологии.

Нейроинтерфейсы выигрывают по сравнению со стандартными способами ввода-вывода по скорости. С помощью BCI потенциально можно считывать и записывать информацию гораздо быстрее.

BCI бывают проприетарные и опенсорсные, что поднимает ряд этических проблем в случае, когда интерфейсом компьютер-мозг владеет частная фирма.

***

Немного истории. 1998 год ознаменовался значительным событием, когда исследователь Филипп Кеннеди (Philip Kennedy) внедрил первый в истории интерфейс компьютер-мозг в человека. Однако объект BCI имел ограниченную функцию.

В 1999 году исследователи во главе с Янг Дан (Yang Dan) из Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley) вставили BCI хорошо видящим кошкам, расшифровали их нейронные импульсы и воспроизвели видимые ими изображения. Команда использовала множество электродов, встроенных в таламус (который объединяет весь сенсорный ввод мозга). Кошкам показали восемь коротких фильмов, и деятельность их нейронов была записана. Используя математические фильтры, исследователи расшифровали сигналы и воссоздали движущиеся картинки, которые воспринимали кошки. Учёные смогли распознать узнаваемые в оригинальных фильмах сцены.

В декабре 2004 года Джонатан Вулпо (Jonathan Wolpaw) и исследователи из Центра Уодсворта при Департаменте здравоохранения штата Нью-Йорк (New York City Department of Health and Mental Hygiene) выступили с исследовательским отчётом, демонстрирующим способность управлять компьютером с помощью BCI.

В 2006 году первым человеком, получившим имплант мозга, позволивший ему управлять компьютерным курсором, стал Мэтью Нэгл (Matt Nagle). У Мэтью был паралич спинного мозга. Нэгл играл в пинг-понг, используя только свой разум; чтобы отработать базовое движение, ему потребовалось всего четыре дня. Система, которую использовал Нэгл, называется BrainGate. Изначально она была разработана в Университете Брауна (Brown University).

BrainGate опирается на массив Utah Array, серию жёстких игл, в которых можно разместить до 128 электродных каналов. Но с жёсткими иглами возникает проблема долгосрочной функциональности: мозг сдвигается в черепе, и твёрдые иглы могут приводить к повреждению органа.

***

В этом июле исследователи презентовали технологию Neuralink, хотя о проекте было известно и раньше. Цель проекта — непосредственно считывать нервные импульсы минимально инвазивным способом. Этот BCI планируется вживлять в парализованных, чтобы те могли пользоваться компьютерами и телефонами. В устройстве — гибкие тонкие нити (4—6 микрон, тоньше волоса), они меньше повреждают мозг, обходят сосуды и передают больший объём информации. Термин «нейронное кружево» (brain lace), который используется, чтобы описать эти нити, происходит из книг научного фантаста Иэна М. Бэнкса (Iain Menzies Banks). Также у компании есть технология для машины, которая будет вставлять эти нити в мозг — это нейрохирургический робот, способный имплантировать шесть нитей (192 электрода) в минуту. Установка происходит через отверстия диаметром 2 мм. В будущем учёные надеются не сверлить дыры в черепе, а как-то с помощью лазера вставлять эти нити. Также они разработали специальный чип — усилитель сигнала, который соединяется через USB с компьютером. Илон Маск на презентации поделился, что обезьяна показала способность контролировать компьютер с помощью мозга и импланта Neuralink. Маск надеется начать тестирование технологии на людях в 2020 году.

Одна из задач на будущее — нужно разработать электроды, которые прослужат «много десятилетий», но «получение правильных покрытий — сложная проблема материаловедения».

К сожалению, white paper с описанием технологии на момент презентации не был опубликован ни в каком реферируемом журнале.

В будущем Маск надеется соединить мозг и ИИ, чтобы пойти по «хорошему сценарию» развития ИИ.

***

19 июня 2019 года была опубликована статья, рассказывающая, что исследователи из университета Карнеги-Меллон ( Carnegie Mellon University) разработали роборуку, контролируемую BCI неинвазивно (без вживления в мозг электродов). Сигнал от неинвазивного BCI (своеобразной шапочки) преодолевает зашумленные сигналы ЭЭГ, что приводит к значительному улучшению нейронного декодирования на основе ЭЭГ и облегчает непрерывное управление 2D-роботизированными устройствами в реальном времени. В работе почти на 60% улучшено использование BCI для традиционных задач, а также улучшено непрерывное отслеживание компьютерного курсора более чем на 500%. Технология была протестирована на 68 трудоспособных людях (до 10 сеансов для каждого субъекта).

Видео с демонстрацией: https://www.youtube.com/watch?v=UkZquERzoOo&feature=youtu.be.

Фейсбук научил людей печатать с помощью силы мысли. Был использован инвазивный BCI. Информация об этом появилась 30 июля 2019 года. Исследователи из Центра эпилепсии Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco) провели исследование на 3 парализованных волонтерах. В настоящее время пациенты с потерей речи из-за паралича ограничиваются произнесением слов очень медленно, используя остаточные движения глаз или мышечные сокращения для управления компьютерным интерфейсом.

После долгих усилий исследователи достигли точки, когда они смогли увидеть на экране компьютера слово или фразу, полученную при помощи мозговой деятельности волонтеров, по мере того, как её произносил участник. Устройство способно распознавать только очень ограниченное количество слов. Также может быть использовано в будущем в очках дополненной реальности.

***

Новость от сентября прошлого года. Пилот может управлять тремя самолетами одновременно и удалённо — с помощью мозга. Исследования велись для DARPA. В разработанном BCI электроды имплантируются в и на сенсорную и моторную кору головного мозга. Волонтерами были добровольцы с различной степенью паралича. Люди, управляющие этими имитируемыми самолетами (тестирование, конечно, проводилось не на настоящих истребителях, а в компьютерной симуляции), либо до этого имели электроды в мозге, или имели причину для операции по их вживлению.

***

Три человека, на которых надет неинвазивный BCI, играют в игру, подобную тетрису. Как и в тетрисе, игра показывает блок в верхней части экрана, и линию, которую необходимо заполнить, внизу. Два человека, «отправители», могут видеть как блок, так и линию, но не могут контролировать игру. Третий человек, Получатель, может видеть только блок, но может сказать игре, вращать ли блок, чтобы успешно завершить линию. Каждый «отправитель» решает, нужно ли повернуть блок, а затем передает эту информацию из своего мозга в мозг получателя. Решения отправителей доставляются в мозг получателя посредством магнитной стимуляции затылочной коры. Затем получатель обрабатывает эту информацию и посылает команду компьютеру — вращать или не вращать блок. Команды считываются с помощью электроэнцефалограммы.

***

Рост рынка BCI обусловлен различными факторами, такими как рост числа психических и неврологических расстройств, таких как инсульт, депрессия и болезнь Паркинсона среди населения. Ожидается, что к 2026 году он достигнет 2,67 млрд. долларов. Основные финансы сосредоточены на нейропротезных применениях. Также BCI набирают популярность в связи с растущей распространенностью виртуальных игр. Ожидается, что инвазивный продукт будет расти с максимальной скоростью 11,6% в течение прогнозируемого периода. Сегмент конечных потребителей медицинского оборудования занимал наибольшую долю в США в 37,8% рынка в 2018 году.

***

Где речь идёт о медицинском применении — там всегда нужно будет идти на этические уступки. Но как быть с развлекательными и рекламными технологиями? К ним возникает ряд этических претензий.

• Во-первых, существуют потенциальные острые и хронические физиологические воздействия, связанные с введением тысяч электродов в мозг.
• Вторая область более сложна и касается потенциальных психологических и поведенческих воздействий. Изменения личности, поведения, настроения, пристрастий. Опасность психиатрических заболеваний.
• Более широкие, социальные последствия технологии. если в какой-то момент в будущем вы приобрётете имплантат Neuralink для улучшения своих умственных способностей или для развлекательных целей, кто владеет этим имплантатом и имеет доступ к его данным и функциям? Исходя из действующего законодательства, это почти точно не вы.
• Может казаться, что всё нормально, пока компания, владеющая устройством, не грозит деактивировать его, если вы не заплатите за последнее обновление. Вы можете оказаться уязвимым для хакеров, потому что вы не купили план обновлений.
• Кто владеет вашими сигналами мозга? Кто имеет право записывать данные в ваш мозг?
• Представьте себе рекламу, которая вызывает эмоциональный отклик, новостные ленты, которые могут манипулировать вашими чувствами, или приложения, которые позволяют другим изменять ваше поведение.
• А что вы будете делать, если ваш телефон украдут и взломают, а там есть доступ к вашему BCI?
• Есть вероятность, что мы таким образом будем способствовать созданию двухуровневого общества, в котором привилегированные люди смогут получить лучшую работу, заработать больше и иметь более высокое качество жизни по сравнению с теми, кто слишком беден или слишком «недостоин» в глазах общества, заполучить улучшающий человеческие способности нейроинтерфейс.