Нейроинтерфейсы: Как управлять миром силой мысли. Руководство по управлению своими мыслями Мысленное управление компьютером

В одном фантастическом рассказе было описано появление детской игры, успех в которой зависел от степени концентрации внимания. Достигнув некоторого уровня, дети исчезали, так как их новые способности служили пропуском в другую, более развитую цивилизацию…. Как это часто бывает с идеями из фантастических произведений, идея игр на концентрацию уже принесла в наш мир ряд новых технологий, обещающих сильно изменить наше окружение. В том числе, весьма вероятно, изменения коснутся и области консалтинга и коучинга в части, которая относится к вопросам развития личных способностей.

Целенаправленно воздействовать на мозг люди научились (конечно, в современном научном смысле, так как воздействовать на психику люди умеют тысячи лет, яркий пример – любая религия). Сначала обнаружили электрические колебания мозга (в 1924 году), затем соотнесли их с различными состояниями сознания человека – бодрствованием, сном, усталостью и т.д. Чуть позже обнаружили, что состоянием мозга человека можно управлять, «переключая» его с помощью звуковых и световых колебаний определенной частоты.

Открыли также способы внушения с использованием подпороговых воздействий – слабых звуков или сверхкоротких зрительных образов (25 кадр и т.п.). Некоторые из этих технологий уже доведены до бытового применения – существует масса компьютерных программ, которые, по словам разработчиков, вводят мозг в особые состояния, соответствующие разным состояниям человека. Так, можно вместо сна дать мозгу отдых, прослушивая специальный аудиосигнал.

Пример таких программ - Brainwave Generator www.bwgen.com) и отечественная – «Мозгоправ» http://www.svetozor.ru). К обеим программам можно скачать файлы-заготовки для различных целей – расслабления, концентрации, снятия зависимости и т.п. Кстати, существуют и некомпьютерные устройства (майнд-машины / mind machine ), также реализующие функции звукового и светового стимулирования мозговой активности.

Стали доступными и технологии подпорогового воздействия – компьютерные программы позволяют «зашить» специальный сигнал в обычный звуковой файл, который затем будет без ведома слушателя приводить его мозг в определенное состояние и/или осуществлять внушение записанной фразы.

Однако в последнее десятилетие произошел значимый прорыв в технологиях «прямого общения с мозгом». Если раньше изучались возможности воздействия на мозг, сознание и подсознание, то теперь речь идет об использовании сигналов нервной системы человека для построения интерфейсов человеко-машинных систем. Очень грубо такой подход к человекомашинным системам можно описать как «человек подумал – машина сделала».

Это стало возможным благодаря появлению массовых недорогих, но производительных и малогабаритных компьютеров – ведь к мечте управлять силой мысли пробовали подступиться и раньше, - в начале 1970-х годов американское Агентство перспективных оборонных разработок (Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA) даже начинало разработку управляемого мыслью истребителя, но отступило именно из-за громоздкости компьютеров того времени.

Рисунок 1. Ключевые этапы в исследовании мозговой активности.

Конечно, первое что освоили ученые – управление механизмами. При этом в качестве управляющих сигналов использовались моторные сигналы с кожи человека или нервные импульсы. Так, существуют образцы управляемых искусственных протезов конечности, а также инвалидные коляски, которыми могут управлять полностью парализованные люди.

Проводятся также успешные опыты по управлению роботами путем отдачи мысленных «приказов». Пока это простые команды, вроде выбора одного из двух предметов, но технологии продолжают быстро развиваться.

Ещё интереснейшая область исследований в области «человек-машина» связана с использованием информации о состоянии мозга. Когда мы концентрируемся или расслабляемся (думаем, спим, нервничаем и т.п.), наш мозг меняет характер и частоту генерируемых им электрических импульсов.

Эти явления известны давно, но до сих пор электрические сигналы мозга остаются малоизученными. Что не помешало, однако, создать целый ряд интересных прикладных разработок, в которых поведение технических систем зависит от степени концентрации или расслабления человека.

Такие системы – высокотехнологичная замена «зёленой точке» и другим объектам концентрации, используемым в большинстве методик тренировки внимания, которые необходимы при освоении новых навыков (скорочтение, аутотренинг и пр.). Не секрет, что одной из причин того, что лишь малая часть начинающих обучение успешно доходит до финала – невозможность оценить успешность пройденных этапов. Мозг довольно долго вырабатывает и закрепляет новые навыки и поэтому человеку весьма затруднительно свои усилия по их формированию. Человеку трудно понять – правильно ли он концентрируется, правильно ли выполняет упражнения на формирование новых навыков мозговой деятельности .

Ещё сложнее ситуация и с таким важным навыком как умение расслабляться... В отличие от умения концентрироваться, способность расслабляться еще труднее проконтролировать.
Похоже, трудности с самодиагностикой позади. На рынке появляются продукты, основанные на и теперь степень расслабления или концентрации можно проконтролировать в реальном времени, а значит, можно научиться управлять ими. Уже созданы игры и тренажеры, в которых степень расслабления или концентрации визуализированы не только на экране, но и в игровом пространстве, где от состояния игрока зависит положение шарика на игровом поле.

Несколько примеров.

Mindball. Еще в 2003 году в шведском Интерактивном институте http://www.interactiveinstitute.se/index_uk.html придумали игру Mindball, в которой игроки управляют шариком, стараясь максимально успокоиться и расслабиться. http://www.mindball.se/). Игра недешёвая – от 19 до 33 тысяч Евро. На сайте приведен список некоторых покупателей игры. Список довольно большой и представительный, где можно увидеть как ведущие мировые научные центры и институты (включая, кстати, и военную академию США в Вестпоинте), так и всемирно известные транснациональные компании (Кока-Кола, BBC, Philip Morris).

Mind Flex. Совсем недавно известная американская компания Маттел (кукла Барби – ее работа) http://www.mattel.com/ предложила на рынок «мозговой баскетбол» - Mind Flex http://mindflexgames.com/what_is_mindflex.php. Суть игры – необходимо провести по воздушному лабиринту шарик, высота полета которого зависит от концентрации и расслабления внимания игрока.

Star Wars™ Science Force Trainer. Эта игра предложена другим крупным производителем игрушек – компанией Uncle Milton . В игре http://unclemilton.com/starwarsscience/ , сделанной в стилистике «Звездных войн», нужно концентрацией внимания управлять положением шарика в вертикальной трубе.

Ничто не мешает просто отображать результаты концентрации на экране компьютера. Просто вся эта атрибутика - шарики, кольца, доски придает зрелищность и некую осязаемость таким абстрактным понятиям как концентрация, расслабление, сигналы мозга. В конце концов, это всё-таки игрушки и они должны продаваться.

При этом надо понимать, что никакой запредельной сложности в фиксировании и отображении сигналов активности мозга нет. Частота импульсов мозга – весьма незначительна, до 40 герц, амплитуда – десятки и сотни микровольт (достаточна для измерений недорогой аппаратурой). А это значит, что в скором времени обязательно появится множество так называемых майнд-устройств, которые будут надеваться на голову как гарнитура и подключаться к обычному персональнму компьютеру. Эти устройства позволят «усилием мысли» управлять изображением на экране монитора и(или) приводить в движение игровые периферийные устройства.

Первая ласточка – разработка американской компании Emotiv Systems http://emotiv.com/ , которая уже предлагает первый коммерческий мозговой интерфейс для управления компьютером всего за 300 долларов. Компания NeuroSky http://www.neurosky.com также уже вышла на рынок с подобным устройством. Правда оно может лишь фиксировать степень концентрации или расслабления игрока. Компания предлагает с его помощью расширить возможности компьютерных игр, понаблюдать за реакцией мозга на прослушивание музыки, или даже создать свои приложения.

Понятно, что появление доступных майнд-тренажеров произведет революцию в игровой индустрии. Менее очевидно, что наверняка изменятся сферы консалтинга и коучинга. Возможно, при общении с коучером обыденностью станет тестирование и занятия на майнд-тренажерах с целью повысить возможности по управлению степенью концентрации и расслабления.

Кроме ускорения получения нужного результата – умения и концентрироваться и расслабляться, подобные нововведения привнесут в коучинг приятный оттенок высокотехнологичности, что, безусловно, придаст привлекательность – одно дело просто «заниматься с коучером», а совсем другое – пройти майнд-тренинг и получить какую-нибудь «пятую ступень курса управления мозговой активностью», стать немного джедаем Йодо...

Кроме того, использование техники если и не снимает вопрос оценки результата, то значительно упрощает его, превращая весьма субъективные оценки «вы недостаточно сконцентрированы» в конкретные показатели. Понятно, что это снизит пространство для маневра коучеру для объяснения неудач, но также понятно, что повысится качество всей услуги за счет концентрации внимания коучера на действительно проблемных участках.

Вывод простой – если Ваша работа консультанта или коучера связана с повышением личной эффективности Клиентов, Вам необходимо обратить внимание на новые майнд-технологии, опробовать на себе, а также ввести в практику работы с клиентом.

Ни для кого не секрет, что устройства ввода – самый консервативный тип компьютерной периферии. Например, те же клавиатуры так и не обзавелись за годы эволюции ничем новым, кроме дополнительных кнопок и новых материалов корпуса. Мыши тоже не претерпели серьезных изменений за последние несколько лет – разве что механику сменила более точная оптика. Что касается чисто игровых манипуляторов, то здесь прогресс более заметен. Разные модели ориентированы на конкретные типы игр, а некоторые даже получили обратную связь, дающую ощущение отдачи от выстрела. Кроме того, рынок заполонили рули с педалями для автосимуляторов, пистолеты и даже «джедайские» мечи! Впрочем, уже сегодня ситуация начинает меняться. Появление в массовом производстве недорогих акселерометров, выполненных в виде миниатюрных микросхем, позволило производителям начать разработку принципиально новых манипуляторов, реагирующих на изменение пространственного положения. Такие манипуляторы позволяют заменить нажатие кнопок простыми жестам – гораздо более естественными для человека. Однако некоторые разработчики зашли по этому пути гораздо дальше – они занимаются созданием нейроманипуляторов. Мечта всех фантастов – управление машинами силой мысли – до недавнего времени казалась если и осуществимой, то лишь в отдаленном будущем. Тем не менее, на простейшем уровне управление мыслями возможно уже сегодня…

Немного теории

Далеко не все знают, что фраза «Мысль материальна!» на самом деле совсем недалека от истины. Наверняка каждый из наших читателей видел электроэнцефалограмму мозга (ЭЭГ), но откуда именно берутся эти волнообразные графики, знают далеко не все. Между тем, все очень просто: по нейронным связям мозга текут электрические токи, а мозг при этом испускает слабые электрические импульсы, которые давно уже научились обнаруживать и фиксировать. Эти импульсы представляют себой разночастотные колебания электрического потенциала. Характеристики этих ритмов или волн могут немало рассказать о заболеваниях нервной системы, но это тема отдельной беседы. Для нас прежде всего важен тот факт, что мысль действительно можно превратить в сигнал для осуществления того или иного действия. Хотя бы на уровне примитивного «да/нет». Более подробные исследования выявили у человека несколько групп волн, различающихся частотным диапазоном и возникающих в разных состояниях работы мозга. Так, различают следующие группы ритмических колебаний: Альфа-ритмы. Это колебания потенциала в диапазоне частот 8-13 Гц. Они возникают, когда мы отдыхаем, расслабляемся и как будто бы ни о чем не думаем. Часто можно слышать, что эти волны возникают, когда человек находится в состоянии медитации. Как только активность мозга увеличивается, альфа-ритмы сменяются бета-ритмами. Бета-ритмы. Это колебания потенциала в диапазоне частот от 14 Гц и выше. Перьевые самописцы, применяющиеся при снятии ЭЭГ, имеют предел фиксирования 35 Гц, поэтому часто можно слышать, что бета-ритмы ограничиваются именно этой частотой, хотя это не совсем так. Эти волны возникают во время физической и умственной активности, когда вы сосредоточены и напряжены. Блокируются бета-ритмы при тактильном раздражении, а также при движении конечностей в противоположных направлениях. Также различают гамма-ритмы (колебания потенциала с частотой выше 35 Гц, являющиеся фактически теми же бета-ритмами), дельта-ритмы (колебания потенциала с частотой 1-3,5 Гц) и тета-ритмы (колебания потенциала с частотой 4-7 Гц). Два последних типа волн возникают во время сна. Но не будем углубляться в дальнейшее изучение вопроса о ритмах мозга, а перейдем к изучению того устройства, которое попало сегодня к нам в тестовую лабораторию.

История создания

Итак, у нас на столе совершенно удивительный компактный прибор - по внешнему виду настоящий «черный ящик»! Как вы уже догадались, изготовлено это устройство американской компанией OCZ Technology , хорошо знакомой нашим читателям как изготовитель модулей памяти. Впрочем, при детальном изучении устройства становится понятно, что разработана новинка вовсе не OCZ Technology. История манипулятора NIA (Neural Impulse Actuator) корнями уходит к другой американской компании – Brain Actuated Technologies, Inc , поставляющей на рынок продукцию под маркой Brainfingers. Эта компания после проведения ряда собственных исследований создала уникальное устройство Brainfingers System, по своей сути похожее на OCZ NIA, но обладающее большими возможностями за счет большего количества датчиков, более функционального ПО и ряда других особенностей. Лишь одна особенность мешает этому устройству пробиться на массовый рынок. Как вы, наверное, догадываетесь – это его стоимость, составляющая $2100. Кроме того, Brain Actuated Technologies предъявляет к эксплуатации своего изделия более серьезные требования, заключающиеся в регулярной покупке расходных материалов, к числу которых отностяся даже внешние датчики. Но самое интересное отличие Brainfingers System от OCZ NIA заключается в возможности приобрести пакет SDK (Software Developer’s Kit) с наглядными примерами собственных приложений на C++ и VB6, позволяющий существенно расширить возможности устройства под свои цели и задачи. OCZ Technology, по всей видимости, взялась подготовить более коммерчески успешную версию устройства. Компания на порядок снизила цену, существенно сократив возможности устройства, обеспечила приятный дизайн и избавила потенциального пользователя от необходимости заменять расходные части. Впрочем, возможно OCZ Technology вообще ничего, кроме коробки к этому устройству не делала, а взялась лишь за «раскручивание» новинки под своим громким именем. Так или иначе, но манипулятор NIA добрался до серийного производства, и, как говорил известный литературный герой, «отвертеться от этого факта невозможно». Основная целевая аудитория NIA – это геймеры, хотя изначально прибор ориентирован и на массового пользователя, в том числе и на инвалидов.

Потенциальные возможности

Название Neural Impulse Actuator говорит о том, что устройство является преобразователем электрических импульсов мозга в команды, пепредаваемые в компьютер через драйвера и ПО. Но первое, с чем придется столкнуться пользователю – это управление не мыслями, а мимикой - мышцами лица. Для того, чтобы научиться управлять ритмами мозга, потребуется довольно продолжительное время, а, к примеру, щелкать зубами для выстрела в игре, сможет каждый и сразу. Именно поэтому производитель и добавил в NIA этот вид управления, никак не связанный с названием устройства. Следующий вид управления, реализованный в NIA, основан на слежении за взглядом пользователя. Нет, в данном случае речь не идет о видеокамерах или активных дисплеях, вроде применяемых в современных истребителях для наведения на цель. Все проще – устройство не переносит курсор туда, куда вы посмотрите, а лишь осуществляет какое-либо запрограммированное действие при отклонении взгляда в ту или иную сторону. Третий, самый интересный на наш взгяд способ управления основан на регистрации колебаний электрического потенциала, возникающего в нейронных связях, конкретно – на регистрации альфа- и бета-ритмов. Мы не просто так рассказали выше о том, когда именно проявляют себя те или иные волны. Эти знания важны не только для понимания сути процессов, но еще и для самообучения. К примеру, если настроить управление одними лишь альфа-ритмами, но при этом находиться в сосредоточенном состоянии, то ничего хорошего из этого не получится. В лучшем случае виртуальный игровой персонаж не сдвинется с места. Примечательно, что все эти три способа управления можно комбинировать между собой. К примеру, можно заставить персонаж в игре двигаться с помощью мимики, вращаться с помощью взгляда, менять оружие с помощью мозговых волн. Сразу нужно оговориться – интерфейс фирменного ПО NIA ориентирован на игры. Пользоваться устройством, как мышкой (открывать/закрывать окна или даже путешествовать по интернет-сайтам) тоже можно – достаточно лишь настроить нужным образом новый профиль. Но в силу ряда особенностей, о которых будет рассказано ниже, такой способ управления не слишком оперативен и не очень удобен, а потому он и не выделяется производителем как приоритетный.

Комплектация и настройка

Красивая белая картонная коробка с магнитной застежкой и мягкий наполнитель с выемками в форме уложенных в него аксессуаров, недвусмысленно намекают на то, что перед нами устройство класса Hi-End.

Коробка пестрит перечислениями возможностей и характеристик, однако вся эта информация исключительно на английском языке. Русскоговорящие пользователи смогут узнать лишь то, что в руках они держат «инновационное игровое устройство, которое переводит электрические биосигналы в компьютерные команды».

К сожалению, та же ситуация и с инструкцией. Согласитесь, подобное устройство – это не сотовый телефон и не мышь – чтение и понимание инструкции по эксплуатации в данном случае просто необходимо. Однако, мы нашли решение этой проблемы. На интернет-форуме магазина Xmemory , представляющего новинку на российском рынке, доступна для скачивания ссылка на русскоязычный вариант инструкции. Скачать инструкцию в формате PDF можно . Возможно, в скором времени в коробках с устройством появится и бумажный вариант инструкции на русском языке. Но не спешите радоваться. Даже после того, как вы прочитаете инструкцию от корки до корки, у вас наверняка останется сотня-другая вопросов к производителю. К примеру, как именно тренировать мозг для излучения «правильных» альфа- и бета-волн. Более того, в инструкции и слова не сказано о том, что эти волны из себя представляют и при каких условиях возникают. В то время как в руководству к аналогичному, но значительно более функциональному манипулятору Brainfingers System описаны и теоретические основы, и методы освоения. Кроме инструкции в коробке с устройством был найден диск с ПО, интерфейсный кабель USB A-B, а также налобный ободок с датчиками.

Внешний вид

Устройство представляет собой небольшую черную коробочку, изготовленную из толстостенного алюминия.

Корпус выполнен фрезеровкой, так что швов на нем вы не найдете. Съемными являются лишь две боковые грани, на каждую из которых выведено по одному разъему: USB и трехконтактный разъем для подключения налобного ободка с датчиками.

Стенки корпуса немного вогнуты, а углы сделаны очень острыми – новинка выглядит очень изящно и даже немного агрессивно. На столе NIA располагается на четырех резиновых ножках, приклеенных к нижней поверхности устройства.

Здесь же – в днище – вырезаны шесть продолговатых отверстий, обеспечивающих пассивную вентиляцию электронных компонент устройства. За этими отверстиями видна печатная плата с маркировкой «Technology powered by Breinfingers». Активной вентиляции не предусмотрено.

Налобный ободок подключается к основному блоку кабелем длиной 1,4 м. Учитывая длину интерфейсного USB-кабеля (еще 1,7 м), можно утверждать, что при игре кабели не ограничивают движений и можно позволить себе удалиться от монитора и системного блока достаточно далеко.

Ободок изготовлен из очень мягкого прорезиненного пластика. Концы его стягиваются, поэтому проблем с регулировкой размера возникнуть не должно. Другое дело качество изготовления ободка. Для того, чтобы разместить внутри три датчика и идущие от них провода, в ободке был сделан разрез, впоследствии запаянный. Но качество пайки, а также фиксация самих датчиков, увы, оставляют желать лучшего. Швы крайне неаккуратные, кругом видны заусенцы, а один из датчиков отклеился уже на второй день использования. Все это совсем не сочетается с высоким качеством изготовления основного блока и, по видимому, является следствием невысокой стоимости всего набора.

Налобный ободок сделан неразборным, ровно как и уставноленные в нем датчики – последние относятся к датчикам так называемого «сухого» типа, они не требуют смазывания гелем, используемым в качестве электролита для работы.

Владимир Конышев участвует со своей командой "Нейроботикс" в предстоящих соревнованиях в Швейцарии. Его компания разрабатывает малоканальную нейрогарнитуру – устройство, позволяющее считывать сигналы с коры головного мозга и передавать их компьютеру. Проще говоря, управление компьютером происходит силой мысли . Такие разработки называют интерфейсами "мозг - компьютер".

Владимир, расскажите, пожалуйста, подробнее о вашем проекте и на какой стадии сейчас находится прототип нейрошлема?

Нейрогарнитура состоит из неопреновой шапочки-шлема, в которую встроены электроды. На задней стороне шапочки находится биоусилитель, передающий данные по Bluetooth вычислительному устройству, которым является компьютер. Сейчас основная сложность состоит в том, что для такой гарнитуры мы используем электроды, под которые добавляется электропроводящий гель. То есть кто-то должен нанести гель больному, требуется помощник. Наш следующий шаг - это разработка нейрогарнитуры на сухих электродах в 2017 году. После появления такого устройства интерфейс "мозг - компьютер" может использоваться большим числом людей без какой-либо помощи со стороны. Т аким образом, новые образцы будут более удобными для использования и намного более эстетичными.

Перед нами стояла задача разработать нейрогарнитуру, которую можно было бы использовать не только в лаборатории, но и в повседневной жизни. Эта цель была поставлена нами в рамках проекта для Фонда перспективных исследований. Мы работали над тем, чтобы нейрогарнитура была беспроводной, с небольшим количеством каналов, чтобы человек мог одновременно перемещаться и управлять робототехническим устройством, будь то квадрокоптер или колёсный робот.

А как будет решаться задача с помощниками? Ведь эти гарнитуры пока очень сложны и человеку требуется помощь третьей стороны, чтобы пользоваться такими устройствами.

Программа требует на начальном этапе консультации специалистов. Человеку нужно пройти специальное обучение, для чего создана программа. С её помощью человек учится управлять своими состояниями, которые и позволяют давать мысленные команды. Их достаточно легко вызвать, поэтому они называются макросостояниями. На обучение требуется около 30–60 минут, за это время большинство людей может освоить три базовые команды. Чтобы управлять умным домом и играть в компьютерные игры, этого вполне достаточно. Но, например, для управления квадрокоптером нужно освоить четыре команды, что уже даётся сложнее.

Какие сценарии для нейроинтерфейсов могут быть, кроме использования их людьми с ограниченными возможностями?

Во-первых, для здоровых такая гарнитура даёт возможность без джойстиков и клавиатур играть в компьютерные игры. Для людей же с нарушением моторных функций сфера применения значительно больше. Например, полностью парализованные люди могут управлять инфраструктурой умного дома. В одном из роликов мы продемонстрировали, как человек мысленно разгибает экзоскелет кисти, то есть фактически двигает рукой, как здоровый человек.

Также он может дистанционно управлять бытовыми приборами: включать телевизор или кондиционер. Тут схема простая: мысленно включается розетка, к которой подключён бытовой прибор. Это не фантастика, а уже реальность.

Существуют и другие сценарии использования нейроинтерфейсов. Например, человек может общаться с родственниками: мысленно печатать текст, который будет отправляться нужному адресату. Другой пример: полностью парализованный человек сможет управлять коляской на электроприводе при помощи нейрогарнитуры. В идеале разные методы управления будут дополнять друг друга. Следующее добавление - система трекинга глаз. Таким образом мы получим гибридный нейроинтерфейс: цель мы выбираем глазами, а с помощью сигналов мозга говорим, что нужно сделать с этим объектом. Представьте, что человек парализован и передвигается на коляске. Так как он может двигать глазами, он взглядом выбирает дверь, а мысленно даёт коляске команду: "Хочу, чтобы коляска подъехала к этой двери". То есть он больше не должен детально продумывать действия коляски и приказывать ей: "Поверни направо, а затем налево". Конечно, коляска при этом должна обладать возможностями интеллектуального управления и уметь сама объезжать препятствия.

Можно представить и то, как подобная технология используется вне дома. Например, человек управляет квадрокоптером и хочет снять панорамный вид в определённой точке. Человек просто взглядом указывает коптеру нужную траекторию, не используя джойстиков или других систем контроля, - такое сценарное управление в скором времени станет возможным.

- Были ли у вас уже покупатели?

Да, одна из наших коммерческих ниш - уроки нейропилотирования в школе. С помощью нейрошлемов дети управляют роботами. Причём одним и тем же устройством могут управлять два человека, что учит построению команды. Можно сказать, что это новое направление в образовании и бизнесе. Ведь нейрошлем сам по себе неинтересен, он нужен для управления объектами. Для школьников это будто телекинез, в этом есть нечто новое и необычное. Такие уроки развивают интерес школьников к робототехнике и нейроуправлению, а также повышают интерес к точным наукам - физике, кибернетике, нейрофизиологии. Подобная мотивация может повлиять на их выбор профессии и привести в нашу сферу новых молодых специалистов.

- И сколько у вас таких заказчиков среди школ?

Мы начали поставлять комплекты для нейропилотирования в школы с ноября прошлого года. Их немного, пока около 10: Москва, Тюмень, Ханты-Мансийск, Набережные Челны. В основном это бюджетные учреждения, где есть занятия по робототехнике.

- А как вы оцениваете поддержку государством таких проектов?

Есть Национальная технологическая инициатива, в рамках неё появилось направление "Нейронет", связанное с нейротехнологиями. Государство на верхнем уровне всячески поддерживает внедрение таких технологий в разные области. Но есть тут свои сложности. Мы много времени тратим на заполнение бумажек, которые замедляют запуск проектов. От нас требуют полной документации, подробных описаний, но мы ведь не знаем, сколько нужно будет закупить таких-то винтиков в апреле 2018 года? Ответить на эти вопросы в высокотехнологичных проектах очень сложно, если не невозможно. В "Нейронете" несколько проектов, и прошли только два. Хотелось бы, чтобы процесс шёл быстрее. За рубежом уже давно поняли, что, если хочешь делать инновации, нужно пропускать их по упрощённой схеме, а не по схеме бюджетирования строительства дороги - сколько нужно цемента, песка и проч. В инновациях такая схема не работает, и каждый потерянный день - это немалые деньги. Ещё немного времени - и эти продукты мы будем получать из-за рубежа, из того же Китая.

Несмотря ни на что, я верю, что высказанный высшим руководством интерес реализуется. Но хотелось бы, чтобы некоторые процедуры были упрощены и проходили быстрее.

- И почему такие проблемы, на ваш взгляд, возникают?

Конечно, работоспособную структуру сложно создать. У всех на слуху "Сколково", как они долго разрабатывали подходы. Есть другие фонды, такие как фонд Бортникова, который уже давно успешно реализует проекты. А тут создана новая структура. Надо понимать, что схема работы ещё в процессе совершенствования, надо её структурировать, найти правильных людей.

- Как вы оцениваете рынок нейротехнологий в России и за рубежом?

Конкуренция серьёзная, причём и здесь, и за рубежом. У нас в России много лабораторий, хороших исследовательских центров, среди самых известных учёных - профессора Александр Яковлевич Каплан и Александр Алексеевич Фролов. В целом у нас есть хороший потенциал и задел на будущее, мы можем в направлении нейротехнологий серьёзно выстрелить. Сейчас важность нейротехнологий стала очевидна обществу.

За рубежом, конечно, нейротехнологиями намного больше занимаются. Но нельзя сказать, что мы отстали. В целом наша техника в этой области находится на мировом уровне, а в некоторых направлениях мы даже опередили иностранных коллег. "Кибатлон" как раз позволит нам сравнить наши нейроинтерфейсы с разработками других стран. Наш очевидный плюс - простота системы. Ведь чем технология проще, тем она надёжнее. В нашей нейрогарнитуре всего 8 каналов. А у других участников "Кибатлона" - 32 или даже 128 каналов. Но, несмотря на меньшее количество каналов, мы всё равно можем выступить на достойном уровне.

Мы, учёные и бизнес, не чувствуем, что отстаём. И если мы сейчас грамотно используем шанс и совместим свои технологии с вертикализаторами, экзоскелетами и прочим ассистивным оборудованием, то поможем большому количеству людей жить полноценной жизнью. Ведь российские изделия на порядок дешевле, они доступнее. Поэтому у нас и хороший экспортный потенциал.

- А сколько стоит ваша нейрогарнитура сейчас?

80 тысяч рублей. Да, пока это дорого. Но сейчас как раз работаем над тем, чтобы гарнитура обходилась в 25 тысяч рублей, что уже делает её более доступной для массового пользователя.

Как вы считаете, смогут ли нейротехнологии в будущем также помогать в восстановлении каких-либо мозговых функций?

Да, безусловно, мы работаем над тем, чтобы это стало возможным. Учёные готовы, большие институты готовы, следующий шаг за государством. В нашем проекте нейроинтерфейс - всего лишь одна из семи технологий. Уже было научно доказано, что комбинация нейроинтерфейсов с электрическим стимулятором мозга эффективно помогает больным с инсультом, нейротравмами, а также детям с аутизмом, с синдромом дефицита внимания и аффективными расстройствами (агрессия и прочее). Такие возможности мы также описали в рамках проекта "Нейронета" и эти технологии надо внедрять в массы.

- А когда рынок нейроинтерфейсов сможет стать действительно массовым?

За пять лет достичь этого уровня вполне реально. Два года нужно на саму разработку технологий и пару лет - на их апробирование, клинические испытания и регистрацию как медицинских изделий.

Нейротехнологии могут действительно помочь многим людям с ограниченными возможностями, а это 13 миллионов человек в России. Это большой рынок. И для нас также доступен массовый рынок в сфере игр и обучения. Как только мы выйдем на расшифровку микросостояний, возможно будет настроить более тонкое управление. И тут произойдёт взрывной рост.

Также мы работаем над тем, чтобы предоставить сторонним разработчикам возможность создавать для нейрогарнитуры свои программы, игры и так далее. Это простимулирует рынок программ на основе нейроинтерфейсов. За рубежом есть уже подобный успешный кейс. Компания NeuroSky выпускает одноканальную систему "мозг - компьютер", фиксирующую биоритмы. И они предоставляют её для разработчиков и партнёров, которые создали множество приложений на её основе - как развлекательных, так и образовательных. Такие программы стоят от 2 до 5 евро, а сама гарнитура - 15–16 тысяч рублей. Они построили на этом большую индустрию: компания продала за пять лет более миллиона подобных устройств.

Экзоскелеты, механические руки, глаза-камеры и уши-микрофоны, передача мысли от мозга к мозгу - всё это уже реальность, возникшая на наших глазах в последние 15-20 лет. Технологии пока несовершенны, а некоторые - принципиально несовершенны на нашем уровне знаний. Однако первый удар по мячу на чемпионате мира по футболу в 2014 году нанёс человек с парализованными ногами. И пусть это выглядело не особенно впечатляюще, но человек управлял механической конечностью, и управлял мысленно.

История началась в 60-е годы прошлого века, когда в нескольких лабораториях стали работать с имплантированными в мозги обезьян и людей электродами. Человек с таким имплантатом нажимал на кнопку, меняя слайды в проекторе. Затем кнопку от проектора отсоединяли, но слайды продолжали переключаться по сигналу. В это же время начались работы по восстановлению слуха глухих через микрофон, совмещённый со слуховым нервом. Но настоящий прорыв лет назад, когда появились достаточно мощные компьютеры и новые алгоритмы.

Как работают нейроинтерфейсы, нам рассказал Александр Каплан, руководитель лаборатории нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов МГУ им. М.В. Ломоносова.

Читает ли компьютер мысли?

В интерфейсе "мозг - компьютер" нет ничего мистического, - говорит Каплан. - Технология позволяет регистрировать электрическую активность мозга и преобразовывать её в команды для внешних исполнительных систем. Мозг спрятан глубоко в черепе, но электрические поля, создаваемые нервными клетками, пробиваются через кости, мышцы, кожу и улавливаются электродами на кожной поверхности головы. Это хорошо всем знакомый метод электроэнцефалографии - нет такой поликлиники, где бы он ни применялся для диагностики. Мы в лаборатории тоже занимались диагностикой, но в какой-то момент мне стало интересно: а почему бы этот сигнал не послать на какое-нибудь внешнее устройство, чтобы управлять им?

Когда мы управляем руками, мы их видим и ощущаем, но электрических полей в голове мы не чувствуем. Оказалось, что этому можно научиться: на экране компьютера испытуемому показывают активность мозга и просят так или иначе изменить её. Постепенно у него начинает получаться. Отсюда уже недалеко до нейроинтерфейса, нужно лишь послать изменение ритма на внешнее устройство.

Что можно сделать? Ну, конечно, игрушки - они есть уже сейчас. Например, человек управляет игрушечной машинкой, изменяя активность мозга, - рассказывает Каплан. - Задаёт ей повороты. А наша задача - вычленить те самые сигналы мозга, составить нужный алгоритм. Ошибок должно быть как можно меньше, а время распознавания сигнала как можно короче. Если с момента, когда ребёнок задумал повернуть машинку, до самого действия проходит полчаса, какая уж тут игра!

Лучше всего спонсируются медицинские применения. И, надо сказать, интерфейс "мозг - компьютер" там нужнее всего. Например, есть постинсультные пациенты, которые не могут говорить и находятся в таком состоянии годами. Что делаем? Рисуем на экране компьютера матрицу, где в каждой клеточке написана буква. Клеточки мигают по очереди со скоростью 5-6 помигиваний в секунду. А в это время компьютер показывает энцефалограмму: если какая-то буква заинтересовала человека, реакция будет сильнее. Мы детектируем внимание и печатаем букву. Сейчас, по словам учёного, в его лаборатории скорость распознавания сигнала - примерно 8-10 букв в минуту, а безошибочных попаданий 95%.

Такой аппарат уже год тестируется в Первой градской больнице. Человек может общаться с помощью интерфейса, но пока медленно. В разработке - выход в интернет усилием мысли.

То же самое с парализованными пациентами, которые научились управлять инвалидным креслом, да и механическим экзоскелетом, если вспомнить первый удар на ЧМ-2014.

Есть и другой способ расшифровать намерения мозга - вживить в него электроды. В мозг втыкается пластинка, усеянная иголочками. Сама пластинка очень маленькая, примерно пять на пять миллиметров, а иголочек в ней около сотни. Это электроды, которые регистрируют электрическую активность отдельных нервных клеток в том месте, куда воткнуты. На голове есть разъём, который связывает по проводам мозг с компьютером и дальше - с внешним устройством. Уже есть пациенты, несколько человек, которые хорошо двигают, например, механической рукой: в эксперименте 2012 года женщина манипулятором берёт чашку кофе, шоколадку со стола, подносит её ко рту. Эта технология более чувствительна: электрод на коже снимает сигнал со 100-300 тысяч клеток, а здесь с каждого нейрона.

При имплантации такой пластины медику не требуется попасть точно в то место, которое управляет руками здорового человека. Достаточно воткнуть электрод в зону коры, которая в целом отвечает за подобные действия, а мозг сам разберётся, какие сигналы ему посылать. Такой вот он, мозг, умный.

Недавно прошло сообщение, что американцы собираются таким образом управлять самолётом. Реально ли это?

Реально. Только самолёты будут падать, - объясняет Каплан. - Кто ж возьмётся управлять летательным аппаратом, если сигнал распознаётся через полторы - две секунды, да ещё с пятью процентами ошибок? Пока я не видел подобных разработок.

Как почувствовать механическую руку?

Одно дело - приказать механизму, совсем другое - получить от него обратную связь. Например, ощутить механической рукой шершавость поверхности, почувствовать, куда едет игрушечная машинка, увидеть картинку с телекамеры так, будто это твой собственный глаз. Здесь успехи киборгизации скромнее, но они есть.

Во-первых, обезьянам пробовали вживлять электроды не только в то место, откуда идёт сигнал, но и в сенсорную кору, которая связана с ощущениями. А на механической руке были датчики, распознающие текстуру предмета. И обезьяны уверенно отличали шероховатые поверхности от гладких.

Во-вторых, можно обучить мозг получать сигнал об успешности действия:

Допустим, человек управляет машиной на мониторе компьютера. Если он делает успешный поворот, то в сенсорную кору его мозга поступает сигнал с частотой 10 герц, а если неверно - 30. Таким образом мозг понимает, правильно он действует или нет. И человек с закрытыми глазами может регулировать активность мозга и управлять механизмом, - рассказывает Каплан.

В-третьих, сенсорные датчики уже используются. Например, в видеокамерах для слепых. Конечно, мозг не получает столь же детальную информацию, как от живого глаза, потому что в сетчатке 126 миллионов чувствительных единиц - в компьютерном мире это называется пикселями. У настоящего глаза каждый такой пиксель имеет выход в мозг. Столько проводов от камеры внутрь головы не проведёшь.

В природе не предусмотрена встреча со 126-мегапиксельными камерами, - говорит Каплан. - И пока нет соображений, как это сделать искусственно.

Но даже 400 входов уже позволяют слепому "видеть" препятствия и ориентироваться.

Когда мозг сольётся с компьютером?

Год назад появилось сообщение, что через интерфейс "мозг - компьютер" один человек передал слово "привет" другому. Оба были в специальных шапочках. Можно ли научиться передавать не только отдельные слова, но и связные мысли? Или вообще подключить мозг к компьютеру настолько, чтобы человек, допустим, видел панораму Манхэттена чужими глазами, то есть камерами, а сам находился в Ростове? И ещё управлял этими "глазами"? Где предел технологии?

Если бы мы научились транслировать тексты в мозг, это было бы очень круто, - говорит Каплан. - Такие опыты проводят уже лет шестьдесят, с тех пор как в человеческий мозг начали вживлять электроды, но пока результатов нет. Если в алфавите 33 буквы, вы должны стимулировать мозг в 33 местах. И человек не просто должен понимать, что идёт стимуляция, но и распознать конкретное место. Неизвестно, как это сделать.

Такая же проблема и с виртуальным Манхэттеном. Проблема расшифровки. Понятно, что 126 миллионов электродов в мозг не затолкать, но, может быть, мы сумеем стимулировать его по небольшому числу каналов какими-то специальными способами?

Для этого нужно расшифровать весь информационно-аналитический процесс, который идёт в голове, - объясняет Каплан. - Как контактирует компьютер с, допустим, флешкой? Они подогнаны друг к другу, одни и те же инженеры сделали и флешку, и компьютер. А здесь ситуация другая: одни инженеры - высокого класса - сделали мозг, другие - поделки вроде нейроинтерфейса. И вот они пытаются их совместить, хотя не знают ни кодов, ни формата, ни где что хранится… В этом вопросе я скептик.

Мозг гораздо сложнее компьютера. Самый совершенный процессор содержит два миллиарда операционных единиц, а мозг - миллион миллиардов. Это контакты между нервными клетками. Из анатомии известно, что самих клеток 86 миллиардов и на каждую приходится примерно 15 тысяч контактов.

К тому же мозг очень пластичен: вчера здесь проходили импульсы, а сегодня нет. Так что полная виртуальность пока откладывается. Но начало положено: мы уже умеем отличать свет от тени через камеру.

Гибрид живого организма и электронного устройства. Любого пациента с имплантированным кардиостимулятором можно считать киборгом. Но лишь в последние несколько лет учёные нашли способы гибридизировать мозг человека и машину.

Системы "мозг - компьютер"

Развитие нейроинтерфейсов стимулировали в первую очередь работы учёного бразильского происхождения Мигеля Николелиса, опубликованные на рубеже 1990-х и 2000-х годов. Он создал системы управления механической рукой (управляла обезьяна) и восприятия тактильных ощущений. Так в этой области наметились два конкурирующих исследовательских направления.

Сегодня интерфейсы бывают двух типов: инвазивные и неинвазивные. Первые отмечают электрическую активность мозга и передают её на компьютер напрямую, через имплантированные в мозг электроды. Вторые расшифровывают сигналы энцефалограммы.

Есть учёные, вживившие электроды в свой мозг.

ри имплантации электродной матрицы некоторые нервные клетки разрушаются. Но это микроскопические нарушения, некритичные для мозга.

Экспериментальные нейроинтерфейсы

В 1963 году американский кибернетик и нейрофизиолог Грей Уолтер поставил эксперимент, в котором впервые был использован интерфейс "мозг - компьютер". "Пациентам по медицинским показаниям были имплантированы электроды в различные области коры мозга. Им предлагалось переключать слайды проектора, нажимая на кнопку. Обнаружив область коры, ответственную за воспроизведение этого мышечного паттерна, исследователь подключил её напрямую к проектору. Пациенты нажимали на отсоединённую кнопку, но слайды продолжали переключаться: управление осуществлялось непосредственно мозгом, причём даже быстрее, чем человек успевал нажать на кнопку", - пишут О. Левицкая и М. Лебедев в монографии "Интерфейс мозг - компьютер: будущее в настоящем".

Американская корпорация Facebook впервые официально рассказала о методах, которые разрабатывает в области управления компьютером силой мысли. С докладом выступила Регина Дуган, возглавляющая в компании секретный отдел Building 8, занимающийся такими исследованиями. Идея в том, чтобы «записывать мысли напрямую» без применения периферийных устройств, пояснила она, выступая на конференции разработчиков под F8, организованной Facebook в Сан-Хосе (штат Калифорния). «Это кажется нереальным, но такое, вероятно, будет возможно раньше, чем вы предполагаете», - выразила уверенность Дуган.

По словам руководителя Building 8, компания надеется вскоре выпустить систему, позволяющую записывать силой мысли 100 слов в минуту, что в пять раз быстрее скорости набора текста на смартфоне. При этом Facebook стремится к тому, чтобы работа устройства не требовала вживления каких-либо элементов в тело человека. Во время выступления представитель социальной сети показала видеозапись, где парализованная женщина набирает текст силой мысли с помощью специального импланта. Глава Building 8 объяснила, что пока система позволяет набирать восемь слов в минуту.

В Facebook изучают возможность следить за активностью речевых центров в мозге молчащего человека и передавать информацию на компьютер с помощью особых датчиков. Дуган отметила, что компания не стремится создать систему, которая бы «расшифровывала случайные мысли людей». «Можно представить себе это так: вы много фотографируете, но не все снимки выкладываете. Также у вас много мыслей, но делитесь вы лишь некоторыми», - объяснила она.

В 2015 году основатель Facebook Марк Цукерберг (№5 в глобальном рейтинге миллиардеров по версии Forbes, состояние $56 млрд) утверждал, что будущее коммуникации вполне может стать «телепатия». «Однажды я верю, что мы сможем отправлять полностью оформленные мысли друг другу напрямую, используя технологии», - говорил он. «Вы просто сможете придумать что-то, и ваши друзья тут же смогут испытать это вместе с вами», - отмечал предприниматель.

Руководитель Building 8 рассказала также, что Facebook занимается также технологиями, которые позволили бы глухим воспринимать звуки. Компания тестирует метод преобразования звука в вибрацию и иные сигналы, которые пользователь ощущает кожей – «сложной системой нервов, которые передают данные в мозг». В ходе презентации Дуган показала запись, на которой мужчина, лишенный возможности говорить и видеть, общается при помощи устройств от Facebook.

Глава секретного подразделения Facebook ранее руководила Управлением перспективных исследовательских проектов министерства обороны США (DARPA). До апреля 2016 года она также управляла подразделением «Инновационных технологий и проектов» (ATAP) в Google, занимающимся разработкой инновационных технологий, пока ее не переманил основатель Facebook. В Google Дуган, в частности, отвечала за создание технологии построения 3D-модели пространства с помощью смартфона (проект Tango).