Управление мыслью. Как развиваются нейроинтерфейсы и зачем они нужны

Нейроинтерфейсы быстро становятся востребованной и инвестиционно привлекательной областью технологий, не в последнюю очередь благодаря стартапу Neuralink Илона Маска. Но альтернативные проекты идут дальше, и их начинает больше ограничивать этика, чем техника, пишет MIT Technology Review (TR).

Что сейчас

Последняя резонансная новость о нейроинтерфейсах (brain-computer interfaces, BCI) пришла весной этого года — тогда Neuralink показал макаку, играющую в «Понг» на экране силой мысли. Эксперты сразу отметили, что большой новизны в самом факте нет: успешное управление внешними устройствами с помощью электрической активности мозга демонстрировалось десяток лет назад. Главное достижение компании Маска в том, насколько малоинвазивно выглядит устройство: это преобразователь сигналов с беспроводным интерфейсом и тысячью тончайших электродов, идущих в мозг, размером с аккумулятор-таблетку.

Neuralink был создан Маском в 2017 году, тогда же компания объявила, что ее цель — сделать доступным компьютер и телефон для людей со спинномозговым параличом. Импланты (их должен устанавливать робот-хирург) будут «обходить» поврежденные участки нервной системы и позволять им управлять конечностями. Основатель обещает, что с помощью устройства можно будет полностью управлять компьютером или мобильным устройством, или искать в интернете не слова, а концепции.

У других стартапов в этой области интерфейс проводной и напоминает скорее электрические вилки, воткнутые в череп (или беспроводное устройство размером с шайбу). Но с помощью такого интерфейса полностью парализованный участник проекта BrainGate Деннис Дегрей поставил мировой рекорд по набору текста «мыслью». 18 слов в минуту — вдвое медленнее, чем набирает средний пользователь, не владеющий слепым способом. Но это просто огромное достижение для 65-летнего человека, вынужденного управлять инвалидной коляской, дуя в трубочку, замечает TR.

Не так давно в нейроинтерфейсы пришли большие деньги — больше $300 млн инвестиций за последний год. «Никаких инвесторов не было, пока в сектор не пришел Маск и не взбудоражил венчурный капитал, — говорит работающий с Дегреем и консультирующий Neuralink нейробиолог и нейроинженер, профессор Стэнфорда Кришна Шеной. — Сейчас у нас почти безграничные ресурсы».

Пока технология внутримозговых электродов, пригодных для длительной имплантации, де-факто есть у Neuralink (но она не опробована на человеке) и у Blackrock Neurotech из Солт-Лейк-Сити. «31 человек в мире живет с имплантированным интерфейсом. 29 из них используют технологию Blackrock», — пишет компания на первой странице своего сайта. TR сравнивает эти две компании с Uber и Lyft на рынке такси.

Что дальше

У нейроинтерфейсов есть несколько заманчивых направлений развития — от идущих в мозг проводов толщиной в палец до дорогостоящего аналога компьютерной мыши к нейрошлемам из киберпанка, симулированной реальности и развлекательных применений.

• Передача в мозг обратной связи — например, информации с осязательных датчиков искусственной руки. Этим занимаются в университете Джонса Хопкинса. Установив в мозг подопытного несколько имплантов и задействовав обратную связь, ученые продемонстрировали способность полностью парализованного человека тонко управлять сразу двумя руками. Следующий этап — осязание виртуальных объектов в реальном мире.

• Распознавание мыслей не об отдельных символах, а о движениях руки, пишущей целые рукописные слова. В этих исследованиях участвовал Дегрей и добился скорости ввода текстовых сообщений, близкой к возрастной норме для здоровых людей. Сейчас перед ним и учеными стоит еще более сложная задача — научиться слепому методу печати: распознавание ударов воображаемых пальцев по воображаемым клавишам должно значительно ускорить ввод.

• Распознавание воображаемой речи. Это направление с самого начала финансировалось военными, но, судя по всему, успехи в нем достаточно скромны. Современные открытые работы считают хорошим результатом 70%-ное распознавание трех слов.

• Декодирование зрительной информации. Это самый простой для освоения пользователем способ управления чем-то типа курсора с помощью переключения визуального фокуса внимания. Несколько стартапов довели его до стадии бета-тестирования — например, устройство-повязка NextMind ограниченно доступно за $400.

• Неинвазивные BCI в целом. Нейрошлем для распознавания символов и речи пыталась создать даже Facebook, но отказалась от проекта из-за технических трудностей и отсутствия коммерческих перспектив на горизонте многих лет. Дело в том, что у неинвазивных устройств не решены проблемы низкого разрешения данных и плохого соотношения «сигнал-шум» — на современном этапе они критически уступают имплантам по качеству снимаемой информации. Сейчас эти устройства находятся на стадии распознавания самых простых команд и объективной оценки психоэмоционального состояния. Более того, похоже, что 15–30% людей вообще не смогут использовать нейроинтерфейсы из-за недостаточно «четких» сигналов мозга.

• Потенциал роста рынка BCI в 2019 году оценивался в 15% в год, объем рынка — в $3,85 млрд к 2027 году, причем подавляющая его часть придется на неинвазивные интерфейсы. Коронакризис оставил прогнозы без больших изменений. В 2020 году рынок оценивали почти в $1,5 млрд в год, к 2030 году он должен дорасти до $5,5 млрд в год.

Этика против техники

Большие деньги приходят к нейробиологам не просто так: исследователи, такие как Кришна Шеной, хотят помочь прежде всего тяжелым больным, а предприниматели рассчитывают на новый интерфейс для всех, пишет TR. «Шеной говорит, что пошел на фаустовскую сделку с Neuralink несмотря на то, что опасается последствий прямого подключения мозга к социальным сетям. Он надеется, что часть ресурсов, вложенных в коммерциализацию интерфейса, улучшат жизнь парализованных людей», — отмечает издание. Сейчас в области BCI просматриваются следующие трудноразрешимые проблемы:

• Не станет ли улучшений слишком много? Теоретически ничто не мешает установить в мозг два и более имплантов. Профессиональные геймеры уже спрашивают ученых, нельзя ли привязать к мозгу, например, третий большой палец. А нейродопинг грозит дополнить и затмить химический допинг в спорте и не только.

• Как обеспечить защиту личного пространства? Приватность мыслей остается последним барьером личности человека, а подключение к сетям означает угрозы со стороны хакеров, вирусов и будущего искусственного интеллекта, от финансовых до экзистенциальных. Самые мрачные угрозы давно отработаны в научной фантастике — от стирания личности в «Призраке в доспехах» до виртуального ада в «Черте прикрытия» Иена Бэнкса. Маск, впрочем, считает, что киборгизация человека — единственный способ не проиграть эволюционную борьбу ИИ: «если нельзя победить, надо присоединиться».

• Как оценить физический риск? Риск инфекции при хирургической имплантации BCI оценивается в 3–5% и достаточно мал для пациентов, потерявших всякий контроль над своим телом. Совсем другое дело — такая же процедура на здоровых людях. В этом случае неизбежно встает вопрос, стоит ли риск имплантации преимуществ импланта.

• Наконец, кто в итоге принимает решения? Сложная обработка нейросигналов уже сейчас требует ИИ, вклад которого в результат может быть значителен. Дегрей сообщил ученым, что «чувствует», как машина понимает его мысли, и учится взаимодействовать с ней. По большому счету это вопрос ответственности, который в случае военного применения нейроинтерфейсов приобретет ключевое значение. В этом году уже были сообщения о полностью автоматической атаке боевого дрона на человека.