Последний рубеж. Как читать мысли с помощью науки
Мысли — это последнее, что нельзя было расшерить в соцсетях и что недоступно для прослушки спецслужбами. Как бы не так — уже в начале этого века ученые нашли способы преобразовать электрические импульсы мозга в текст и звук. Screenlifer разобрался, как играть в компьютерные игры, управляя персонажем с помощью мысли, и как общаться с человеком в коме.
«Представьте, что вы внутри футляра, — говорит невролог Адриан Оуэн. — Вы можете слышать абсолютно все, но вас не услышит никто, ведь вы лишены способности говорить и издавать звуки. Сначала все это похоже на игру, но потом вы понимаете, что это серьезно, это реальность. Вы слышите, как близкие оплакивают вашу участь. Вам слишком холодно. Потом слишком жарко. Вы постоянно хотите пить. Визиты друзей и родственников становятся все реже. У вашего мужа (или жены) уже своя жизнь. И вы ничего не можете со всем этим поделать».
Невролог рассказал о том, что чувствует человек в бодрствующей коме. В «классической» коме утрачены не только рефлексы, способность к движению, но и сознание, сохраняются только вегетативные функции — кровообращение, дыхание и еще несколько. В бодрствующей коме человек может потерять подвижность, но сохранить сознание, и оказаться запертым в собственном теле. Именно такой несчастный стал первым, чьи мысли прочел компьютер.
Как это возможно
Существует несколько технологий, которые уже позволили ученым услышать то, о чем думает человек. Приведем несколько примеров.
Фрэнк Гентер — профессор кафедры биомедицинской инженерии и лаборатории нейролингвистики в Бостоне. Он возглавлял группу ученых, которые приблизили человечество к возможности читать мысли. Гентер нашел пациента, который находился в бодрствующей коме. Из всех движений ему было доступны только медленные движения зрачками вверх-вниз.
Ученые основывались на том, что прежде чем человек что-то говорит, нейроны в передней части его премоторной коры активизируются; этот сигнал передается в моторную кору, которая дает команды речевому аппарату. Так как пациент не проявлял двигательной активности для речи, ученые решили передать функции речевого аппарата компьютеру.
Пациенту в мозг имплантировали электрод, чтобы снимать данные об электрической активности нейронов с высокой точностью. В течение трех лет ученые «тренировали» компьютер для того, чтобы он научился ассоциировать то, о чем думает пациент с электрическими импульсами в его мозгу. Уровень верного распознавания сигналов составлял 89 процентов.
Переданный с помощью радиоволн сигнал от электрода в мозгу передавался на компьютер, который проводил обработку и вычислял данные. После этого за дело бралась программа-декодер, которая переводила электрическую активности в звуки с помощью компьютерного синтезатора речи.
В другом случае ученые из Вашингтонского университета обратились к пациентам, которые лечились от эпилепсии. Также, как и в первом описанном нами случае, пациентам внедрили в мозг электроды. После этого им показывали случайную последовательность картинок. Электроды передавали данные об электрических импульсах на компьютер с нейронной сетью. После обучения, ученые показали пациентам новый набор картинок, но с теми же объектами, что и в прошлый раз — например, дома или лицо. В 96 процентах компьютер смог угадать, что именно видит в данный момент пациент.
Наконец, ученые Технологического института Карлсруэ в Германии и Центра Уодсворта в США создали уникальный конвертер — с его помощью можно было из мыслей получить напечатанный текст. В ходе исследований больные эпилепсией вслух читали текст, а компьютер записывал деятельность их мозга с помощью МРТ. На основании полученных данных была сформирована база данных нейронных сигналов, связанных с различными элементами речи. Позже ученые сумели декодировать нейронные сигналы в текст с большой точностью: элементы речи воспроизводились программой в виде напечатанного текста, основываясь на полученных мозговых сигналах. «Впервые мы можем продемонстрировать, что мозговая активность может декодироваться достаточно конкретно», — говорил Кристиан Херфф, автор доклада об этой технологии. Это вам не WAV конвертировать в MP3.
Где применять технологию
В 1998 году одновременно в университете Эмори в США и Тюбингенском университете в Германии были поставлены очень похожие эксперименты. Мужчина потерял способность двигаться из-за инсульта. В его мозг вживили электроды, данные считывал компьютер и отдавал команды для управления курсором на экране. Парализованный представлял, что двигает правой или левой рукой, а курсор перемещался в ту или иную сторону. Благодаря этому мужчина смог просить медсестру покормить его или включить телевизор, просто выбрав нужную фразу на экране.
Это вдохновило ученых испытать протезы, которыми можно было бы управлять с помощью мыслей. Они внедрили в мозг обезьяны несколько электродов и добились синхронизации движения настоящей руки животного и протеза, с которым были связаны электроды.
В 2002 году американский нейрохирург провел еще один эксперимент с обезьянами. Их научили играть в видеоигру, в которой нужно было передвигать мячики. В начале обезьяны пользовались джойстиками — с их помощью мячики и передвигались. После этого животным подключили связанные с компьютером электроды, а джойстики отключили, оставив при этом обезьянам возможность двигать рукоятку. Мячик продолжил двигаться, как и раньше — но уже благодаря силе мысли.
Еще один способ применения такой технологии в быту — быстрый поиск в интернете нужной информации с помощью мысленной команды. Ученые «обучили» нейросеть на данных об электрических импульсах в мозгах испытуемых во время просмотра разных видео, которые в сумме длились два часа. После этого нейросеть протестировали: основываясь на анализе импульсов, она должна была найти на YouTube видео с объектами, которые могли бы вызвать такую электрическую реакцию. Компьютер справился в трети случаев, однако это ведь только начало развития технологии.
Однозначно не скажешь, к чему это приведет — и приведет ли к чему-то вообще. О потенциале технологии говорит хотя бы то, что три года назад Илон Маск основал Neuralink — компанию, которая разрабатывает технологии считывания и сохранения информации прямиком из мозга; а годом спустя Facebook начала разработку технологии, которая позволила бы отправлять сообщения с помощью мыслей, без привычного набора текста.
Фото на обложке: Shutterstock
