Mis on neurokommunikaatorid ja kas peaksite kartma tehisintellekti? Kas suudame tulevikus teiste inimeste meelt lugeda? Milliseid tehnoloogiaid kasutas Stephen Hawking oma keha juhtimiseks? Selle kohta rääkis meile kuulus bioloog ja psühhofüsioloog Alexander Kaplan.
Aleksander Yakovlevitš Kaplan
Bioloogiateaduste doktor, psühhofüsioloog, inimeste ja loomade füsioloogia osakonna professor, Moskva Riikliku Ülikooli bioloogia teaduskonna bioloogiateaduskonna neurofüsioloogia ja neurokomponentide liidese laboratooriumi juhataja. Lomonosov. Vene Föderatsiooni valitsuse riikliku auhinna laureaat töötas välja esimesed neurokommunikaatorid Venemaal.
Aleksander Kaplan.
Aleksander Yakovlevitš, mis on neurokommunikaatorid?
- On olemas selline, meditsiinis hästi tuntud meetod, mis on saadaval peaaegu igas kliinikus ja mida nimetatakse elektroentsefalograafiaks. See võimaldab teil registreerida aju elektrilise aktiivsuse (EEG) otse peanahast. See on väga mugav: paned elektroodid pähe, ühendad need potentsiaalvõimendi kaudu arvutiga ja vaatad ekraanil kõveraid, mis kajastavad aju elu. Seda meetodit kasutatakse mitmesuguste haiguste, epilepsia ja kasvajate diagnoosimiseks. Oleme seda juba pikka aega teinud, kuid mingil hetkel sai huvitavaks, miks mitte sisestada aju elektrilised signaalid klaviatuuri juhtimiseks arvutisse? Jääb vaid õppida EEG-s ära tundma hetki, millal inimene kavatseb selle või selle tähe trükkida, ja edastama selle käsu kohe klaviatuurile. Me saame neurokommunikaatori:kirjad trükitakse vaimsete pingutustega ilma hääle või käte abita, otse ajust! Selle tehnoloogia rakendamine soovitab ka iseennast: luua side näiteks patsientide pärast, kes on näiteks insuldi korral sõnatud ja liikumatud. Selline neurokommunikaator aitab mitte ainult tähti sisestada, vaid ka klaviatuuril käsunuppe vajutada: helistage õele, lülitage teler sisse / välja jne.
Patsiendile tehakse elektroentsefalograafia.
Reklaamvideo:
Oleme oma laboris viinud sellise suhtleja töökindluse 95% -ni, see tähendab, et vaimsete pingutustega kirjutades teeb inimene vigadest vaid 5%. Tõsi, sõna "dekrüptimine" peidab endas üsna leidlikku algoritmi. Neurokommunikaatori kasutaja ei istu lihtsalt arvuti taga - talle kuvatakse ekraanil maatriks, mille igas lahtris on joonistatud täht või mõni sümbol.
Kõik lahtrid asuvad juhuslikus järjekorras, kuid need tõstetakse esile järjest kiiresti - 5-6 korda sekundis. Samal ajal registreerivad pea tagaküljele fikseeritud elektroodid aju nägemispiirkondade EEG-d. Selles salvestuses leiate arvutimeetodite abil reaktsioone iga tähe esiletõstmisele. Reaktsioonid on kõik erinevad, kuid mitte sellepärast, et tähed oleksid erinevad, vaid lihtsalt reageerib aju igal hetkel erinevalt, isegi samale signaalile. Kuid füsioloogiline trikk on see, et kui inimene koondab oma tähelepanu kirjale, siis erineb reaktsioon selle konkreetse tähe valgustamisest reaktsioonist kõigile teistele tähtedele. Seega tuvastab neurokommunikaator inimese tähelepanu fookuse arvutiekraanil olevatele konkreetsetele märkidele ja saadab need printimiseks. Ei mingit müstikat!
Aleksander Kaplan tööl.
See, millest te räägite, oleks tõenäoliselt väga kasulik sellisele kuulsale teadlasele nagu Stephen Hawking …
- Stephen Hawking on juba pikka aega kommunikaatorit kasutanud, kuid see kommunikaator dekodeeris signaale mitte ajust, vaid mingist selleks eraldatud lihasest. Pingutades signaali lihaseid suuremal või vähemal määral, kasutas Hawking sellist suhtlejat kõigi oma raamatute tekstide tippimiseks. Igal juhul on inimene lihaste juhtimisega palju rohkem harjunud kui aju reaktsioonid. Ja lihase signaali dekodeerimise protsess on lihtsam kui aju. Seetõttu on lihaskommunikaatori kiirus suurem kui neurokommunikaatori kiirus, kus ühe tähe valik võtab 5-6 sekundit.
Tõsi, mitteametliku teabe kohaselt võttis progresseeruv haigus Hawkingilt viimase lihase aktiivsuse. On teada, et Hawking sai hiljem uue suhtleja, kuid mis selle toimimispõhimõte on, me ei tea. Küsisin oma Ameerika kolleegidelt - nad ütlevad, et see on ärisaladus. Vaatamata ebapiisavale jõudlusele on neurokommunikaatorid ainus viis suhelda patsientidel, kellel puudub kõne- ja liikumisvabadus. Ligikaudu poolteist aastat kohandasime seda arengut Pirogovi esimese linnahaigla reaalsete insuldijärgsete patsientidega töötamiseks.
Stephen Hawking.
Kuna oleme arendusetapis - kuna me räägime meditsiinist -, vajame usaldusväärseid kliinilisi uuringuid paljudes valdkondades. Oleme oma meetodi väga hästi välja töötanud tervetel inimestel.
Kas on lootust, et neurokommunikaatoreid on võimalik kiiremaks muuta?
- Kõik muutub lõpuks kiiremaks ja võimsamaks. Kuid on asju, millest ei saa üle, näiteks valguse kiirus. Sellel on ka oma lagi. Kogu neurokommunikaatorite kasutamise maailmapraktikas on viivitus 2–6 sekundit, sõltuvalt sellest, mitu käsku tuleb töödelda. Kui teil on näiteks ratastooli juhtimiseks vaja ainult kuut käsku, võtab konkreetne käskluse valimine kuuest: “vasak”, parem”,“edasi”jne 1–2 sekundit. Kuid kui ekraanil on terve tähestik ning isegi koma ja perioodid, see tähendab 36 tähemärki, võtab töötlemine 5-6 sekundit. Ja seni on seda künnist juba kakskümmend aastat olnud võimatu ületada.
millega seoses?
- Kõik on väga lihtne: signaali dekodeerimiseks vajate alati salvestusmaterjali, mis võrdub vähemalt dekodeeritud teate pikkusega. Vastasel juhul pole lihtsalt midagi dešifreerida. Muidugi võite võtta entsefalogrammi väga lühikese lõigu ja proovida lihtsalt ära arvata kogu sõnumi, see tähendab kavandatud tähe. Kuid sellisel ennustamisel ilmneb vea tõenäosus. Kui kasutate ühesekundilist salvestusfragmenti, saate umbes 50–60% vigu.
Kui on vaja suurt töökindlust - ja me saavutame 95% töökindluse -, võtab see ikkagi 5-6 sekundit. Vahepeal, vaatamata neurokommunikaatori kogu tehnoloogilise ahela suhtelisele lihtsusele, suutsime arvatavasti ainult meie riigis oma töö 95% täpsuse saavutada. Lihtsalt on see, et oleme seda väga pikka aega teinud ja palju erinevaid nüansse lihvinud. Kuid paljud arendajad suutsid juba saavutada 70% täpsuse.
Neurokommunikaatori test.
Kuigi me räägime enam-vähem lihtsatest käskudest. Kas on olemas mõtte lugemise vaatenurk?
- Teadlased vaidlevad selle üle. Kuid enamik minu kolleege, sealhulgas ka mina, on arvamusel, et teoreetiliselt on mõtteid instrumentaalsete meetodite abil võimatu lugeda. Kui ainult seetõttu, et mõte on paljude ajuosade tegevuse kumulatiivne tulemus. Ja ükskõik kui palju elektroode me pähe paneme, katame ikkagi vaid väikese osa sellest, mis peas sünnib, kui mõte sünnib. Me ei saa kõigi närvirakkudega korraga ühendust - neid on liiga palju, peaaegu sada miljardit. Isegi kui sa tuled välja mingisuguse üliõhukese juhtmega, on sul tõenäoliselt vaja tervet vagunit selliseid juhtmeid. Sest sada miljardit ühendust on palju.
Tänapäeval kasutatakse neuro-liideste väljatöötamisel ainult 100-200 elektroodi. Ja isegi kui neid elektroode on sada tuhat, pole see kaugeltki 100 miljardit. Lisaks on igas närvirakkude paaris ilmselgelt mingi sidekood. Kuidas neid koode lahti harutada, kui inimese ajus on kolm suurusjärku rohkem selliseid paare, kui seal on närvirakud ise.
Kas peale meditsiini on ka muid valdkondi, kus selliseid tehnoloogiaid saaks rakendada?
- Siiani on neuro-liideste peamine rakendusvaldkond endiselt meditsiin. Nii siin kui ka välismaal. Peamiselt halvatud patsientide abistamiseks. Ja siin on lisaks suhtlemisele veel üks ülesanne - motoorse funktsiooni taastamine, st neurorehabilitatsioon. Üks peamisi viise selles küsimuses on kahjustatud funktsiooni treenimine: sõrmed liiguvad nõrgalt - peate neid võimalikult palju töötama. Mis siis saab, kui nad üldse ei liigu? Patsiendil on kavatsus liikuda, kuid mitte. Selgub nõiaring: liikumise taastamiseks on vaja treenida, mis on võimatu, kuna käsi on halvatud.
Kuid nagu me teame, saab EEG dešifreerida kolimiskavatsuse, kasutades sama neuro-liidest, kuid neurokommunikaatori omast pisut erineva algoritmiga. Dešifreeritud kavatsuse saab viivitamatult muuta mootoritega erikujunduseks - eksoskeletiks, mis kinnitatakse käele ja paneb selle mehaaniliselt liikuma. Seega tõlgitakse patsiendi liikumise kavatsus liikumiseks. Koolitus algab! Seetõttu on võimalus, et mõne aja pärast hakkab loomulik liikumine taastuma. Neuro-liideste kasutamine taastusravis on meditsiinis juba tõsine trend. Selle tehnoloogiaga tegelevad Venemaal mitmed laborid, lisaks meie omadele, näiteks neurofüsioloogia ja kõrgema närvitegevuse instituudi professor A. A. Frolovi labor.
Me rääkisime meditsiinist. Neuraalsete liideste kasutamine teistes piirkondades on keeruline küsimus. Kuna see tehnoloogia pole maagia ja sellel on oma piirangud. Muidugi tahaksin kontrollida näiteks mõttejõuga lennukit. Või vähemalt autoga. Kahjuks pole see veel võimalik, sest nagu me ütlesime, pole närviliidesed eriti kiired. Kiirel maanteel on see, nagu teate, lubamatu luksus.
Nüüd on suurim neuro-liidestega äri Neurointerface-i kaubamärgi kasutamine kõikvõimalikes mänguasjades, mis on varustatud paari elektroodiga, mingisuguse võimendi ja mikrokontrolleriga selle väga mänguasja juhtimiseks: karvased kõrvad veljel, pall vertikaalses tuuletunnelis jne. Kõik see toimib muidugi minimaalse töökindlusega, kuid sobib üsna hästi lõbusaks peoks.
Neuraalsete liideste võimaliku kasutamise valdkond on veel üks: robotite juhtimine (mitte need autonoomsed robotid, mis töötavad kirjaliku programmi järgi, kuna te ei saa programmi kõigil puhkudel kirjutada). See kehtib eriti robotite kohta, mis töötavad ohtlikes tingimustes, näiteks demineerimise ajal või kiirgusreostuse piirkonnas. Inimese küljest on vaja täiendavat kontrolli. Ja just siin on võimalikud neuro-liidestel põhinevad tehnoloogiad. Ja seda hakatakse juba täna kasutama.
Samuti on idee kasutada neurokommunikaatoreid aju aktiivsust täiendava vahendina. Sarnaselt reaalsuse suurendamise klaasidega. Ainult neuro-liideste puhul ei täiendata mitte reaalsust, vaid kavatsuste täitumist: inimene saab ühe kavatsusega, see tähendab juba enne mõtte enda sündi, sirvida näiteks Interneti-lehtede kaudu, otsides veel teadvuseta, kuid vajalikku teavet.
Mida arvate tehisintellektist - kas filmis "Terminaator" kirjeldatud hirmud on õigustatud? Paljud inimesed ütlevad, et seda ei tohiks karta, sest ühelgi masinal pole oma soove, mis tähendab, et see ei "mässu" inimkonna vastu
- Kõik tehnoloogia, mille inimene leiutas, on ohtlik. Kui inimene tuli välja kivikirvega, oli see juba ohtlik tehnoloogia. Auto on kõrgendatud ohu viis. Seega, kui inimene tuleb välja tehisintellektiga, kannab ta ka teatud ohtu. Kuid nagu näeme, õnnestub inimesel kõige selle juures veenduda, et need ohud on viidud miinimumini. Seetõttu ei näe ma mingit probleemi robotite ja tehisintellekti käitumise ohtlike suundumuste piiramisel.
Rääkimata sellest, et tublid pooled teadlased peavad inimese jaoks sarnase intelligentsuse loomist lihtsalt võimatuks. Sellel on palju põhjuseid. Üks neist on see, et inimene on loomulik olend ja tema aju polnud koormatud käitumisprogrammidega, need programmid moodustuvad organismi kasvades iseenesest. Seetõttu on inimese intelligentsus palju rikkam kui mis tahes kunstlik võlts. Tehisintellekt saab inimesega võrdseks, kui ainult see kasvab inimese kõrval, tal on meeli, südant jne. Kas see on võimalik?
Mis puutub väitesse, et masinal pole oma tahtmist ega soove, siis ma ei tahaks siin teiega kohe nõus olla. Lõppude lõpuks tähendab see, mida tähendab soov esimeses lähenduses mõne vajaduse realiseerimist: teil on janu ja küsite klaasi vett - see on soov, arvutil on puudus - kas see pole soov? Sülearvutis kuvatava pealdise asemel: "Madal aku" võite kuvada pealdise: "Ma tahan elektrit." Mis vahe on?
Veel filmist "Terminaator".
- Rääkige meile katsetest, mida läänes on läbi viidud loomadega neuro-liidestega
- Fakt on see, et kõik see tehti algselt loomade, peamiselt rottide ja ahvide peal. Loomadega töötades on eksperimenteerijal rohkem võimalusi, näiteks elektroodide paigutamine otse aju enda sisse. Sellised katsed on inimesega võimatud, isegi kui tegemist on väga haige patsiendiga - selliseid asju saab teha ainult meditsiinilistel põhjustel. Seetõttu saavutavad ajus implanteeritud elektroodidel põhinevate liidestega ahvid palju enamat.
Näiteks saavad nad hõlpsalt juhtida vankrit, millel nad istuvad. Neuro-liidesed on ühendatud otse ahvi ajurakkudega, tänu millele on võimalik kavatsused kiiremini ja hõlpsamini dešifreerida. Kui elektroodid asuvad pea pinnal, saame segu erinevatest elektrilistest signaalidest, peaaegu mürast, nii et neid on keerulisem ära tunda. Loomkatsed võimaldavad välja selgitada võimalikud väljavaated neuro-liideste väljaarendamisel.
Lisaks on USA-s juba laborid, kus loomade jaoks välja töötatud elektroodide implanteerimine patsientide ajudesse toimub muidugi rangelt meditsiinilistel põhjustel. Halvatud patsiendid, kellel on implanteeritud elektroodid, saavad sõna otseses mõttes "mõttejõu" abil manipulaatorit juhtida, et serveerida endale joogi või šokolaadi kangi. Koos Lõuna-California ülikoolist pärit Ameerika kolleegidega proovime nüüd Venemaal sarnast tehnoloogiat luua.
Olga Fadeeva
