Чип Маска в вашем мозгу: как устроена аппаратура Neuralink

В июле Илон Маск продемонстрировал достижения своего стартапа Neuralink, призванного разработать интерфейс мозг-компьютер и тем самым существенно расширить возможности человеческого ума.

Предполагается, что в будущем с помощью чипа Neuralink, вживленного в мозг, люди смогут управлять протезами, победить паралич, контролировать заболевания мозга и даже управлять компьютерами силой мысли. Впрочем, пока неясно, насколько близко будущее, где все это возможно.

На этой неделе издание Ars Technica опубликовало большой обзор технологий Neuralink. Его сжатый пересказ с необходимыми пояснениями мы приводим ниже.

Главное:

Технология инвазивна. Для ее использования требуется просверлить отверстие в черепе;
Речь может идти об установке не одного, а нескольких чипов;
Тестирования на человеке еще не было, а заявленные цели очень далеки от достижения;
Никто не знает, как будут вести себя вживленные сейчас электроды через десятки лет.

Как проникнуть в голову

Схема имплантации, иллюстрация Neuralink

Идея Neuralink такова:

В черепе сверлится отверстие диаметром 8 мм;
Сквозь отверстие имплантируется чип размером 4x4 мм и необходимые провода;
Чип получает питание и связывается с внешним миром через беспроводной механизм, расположенный за ухом. Сейчас нечто подобное применяется в кохлеарных имплантах, компенсирующих потерю слуха.
Внутри мозга чип соединен с тонкими нитями, которые доставляют электроды в нужную часть мозга. Эти нити устанавливает робохирург. Технология не должна затронуть сосуды.
Чип собирает необработанные данные об электрической активности в мозгу, сжимает их, оставляя главное и передавая на беспроводный модуль.
В один мозг можно установить до десятка чипов. Это позволит контролировать разные центры мозга или разную аппаратуру — например, если человек использует несколько протезов или дополнительно имеет какое-то заболевание, требующее коррекции.

Чип, робот и электроды

Чип — самая важная часть задуманного. Его разработка движется поквартально — и за несколько циклов размер устройства удалось сократить в 7 раз.
Так как сигнал от мозга содержит много шума, чип отфильтровывает его, оставляя пики.
Получившаяся энцефалограмма очень эффективно сжимается (коэффициент сжатия достигает 200) и отправляется на модуль, расположенный на внешней стороне черепа.
Важно понимать, что беспроводная передача данных и даже питание чипа пока находятся в планах — пока чип соединяется с модулем через кабель USB-C.
Мощности, передаваемой на чип, хватает для получения и обработки данных с 64 электродов. Это довольно много и позволяет улучшить считываемость сигналов из того или иного района.

Вставить чип непросто: мозг постоянно находится в движении, а при прикреплении легко повредить не только орган, но и электроды.

Поэтому используется робот, оснащенный микроскопом и системой стабилизации изображения. Он упрощает операцию, делая изображение застывшим и компенсируя любое движение при имплантации. Хирургу остается только указать место имплантации.

Но это в теории. На деле даже при демонстрации заметно, что иногда имплантация происходит не совсем в нужном месте, и неясно, насколько это легко скорректировать.

Самой проработанной частью технологий Neuralink кажутся не чип и робот, а электроды. Их провода покрыты изолирующим полимером и объединены в нити, чтобы обеспечить доставку робохирургом нескольких электродов в один район мозга.

Предшественники Neuralink сделали достаточно ошибок, чтобы компания предложила более эффективные решения — например, сократила вероятность образования шрамов. Однако до сих пор никто не знает, как поведут себя электроды, если оставить их в мозгу надолго. В мозгу довольно агрессивная среда, а сами электроды могут вызвать воспаление.

Что мешает Neuralink

Существующие системы мозг-компьютер, использующие электроды, несовершенны. Одна из ключевых причин — их размеры. Для электродов и управления ими нужны довольно крупные адаптеры, от которых стремится избавиться Neuralink.

В этой области компания достигла явного прорыва — по сравнению с другими системами ее чип и управляющие системы гораздо меньше.

Но следует различать два направления применения таких систем.

Первое — терапия; например, системы мысленного управления очень нужны пациентам с различными формами паралича.

Второе — увеличение продуктивности за счет создания гибрида человека и компьютера. Например, отдача виртуальному помощнику команд и получение обратной связи. До этого еще далеко.

Пока среднесрочная цель — чтобы люди после установки импланта вернулись домой и жили обычной жизнью. Специальное мобильное приложение поможет им отследить состояние устройства и контролировать его. Пока же оборудование Neuralink даже не одобрено для применения на человеческом мозге.

Прототип приложения для контроля импланта Neuralink

Кроме того, у человечества очень мало опыта в установке в мозг электродов, которые могли бы существовать там годами, не говоря уже о десятилетиях. Не факт, что нейроны, которые мы хотим «слушать» сейчас, через 30 лет будут подавать такие же сигналы.

Что все это значит?

Несмотря на прорывы Neuralink в отдельных отраслях, большинство целей компании находится в царстве научной фантастики.

Каждый элемент видения Neuralink — беспроводной модуль связи, контроль импланта с помощью приложения, несколько чипов, устанавливаемых с помощью плановой операции в теории может быть и не так уж далек от реализации. Но успешное сочетание всех элементов маловероятно.

Вряд ли в ближайшее десятилетие мы увидим существенный прогресс в области второго направления — повышения продуктивности. Зато первое, медицинское, гораздо лучше исследовано сообществом и требует лишь улучшения технологий. Даже если Neuralink в целом провалится, в среднесрочной перспективе его инновации подарят дееспособность сотням людей.