Кажется, разнообразные варианты соединения человеческого мозга и компьютеров существуют лишь в воображении авторов киберпанковских романов, и идеи управления компьютером «силой мысли» или посредством вживления в мозг специальных нейрочипов интересны только создателям «Матрицы» или «Джонни-мнемоника». Однако мы гораздо ближе к виртуальной реальности, чем кажется.
Текст: Анастасия Фролова Фото: Photas 
Научное направление на стыке нейрофизиологии и кибернетики существует уже давно. Первые попытки создать чипы, взаимодействующие с сигналами нейронов мозга, были предприняты еще в 1970-х. Электронные устройства, позволяющие человеческому мозгу напрямую управлять электронной техникой, получили название BCI: Brain-Computer Interface, или, в переводе, интерфейс «мозг — компьютер».
Современные BCI-разработки ведутся в самых разных направлениях — от создания «шлемов виртуальной реальности» до производства микрочипов, вживляемых в мозг. Но основной принцип работы одинаковый: BCI-устройства считывают электрические импульсы. Нервные клетки общаются между собой, передавая электрические импульсы: возбужденные нейроны меняют заряд с отрицательного на положительный. Изменения в электрической активности отдельных участков мозга можно фиксировать, это используется, например, в энцефалографии. Кстати, по технологии, практически не отличающейся от медицинского ЭЭГ, функционирует одно из самых распространенных BCI-устройств. Оно представляет собой шапку со множеством электродов, фиксирующих электроимпульсы. «Шлем» требует индивидуальной калибровки, отделяющей «шумы» ЭЭГ от полезного сигнала, и после нескольких часов тренировки любой человек сможет управлять курсором на экране компьютера или роботизированной рукой, регулируя электрическую активность мозга. BCI-технологии доступны не только людям. В экспериментах обезьяны вполне сносно управлялись с роботом-манипулятором, достающим для них бананы, определенные успехи в работе с BCI проявляли кошки и собаки. Для того чтобы работать в «виртуальном шлеме», совершенно не обязательно знать, как образуются электрические импульсы. Курсор на экране компьютера дает обратную связь, и человеку всего лишь надо отмечать, что он делает в тот момент, когда курсор движется. Впрочем, объяснить, что именно надо делать, чтобы управлять курсором, никто толком не может — навыки приобретаются исключительно индивидуально, в ходе тренировок. Ежегодно в Германии проводятся открытые соревнования по работе с BCI открытые для всех желающих попробовать свои силы. Им выдаются шлемы, после чего от участников требуется продемонстрировать навыки управления — проверяется точность движений курсора, скорость работы с роботизированной рукой и тому подобное. Не так давно компания Gtek объявила о разработке Pocket BCI — виртуального шлема для управления КПК. Когда устройство поступит в свободную продажу, точно не известно, но эра коммерческих BCI не за горами.
«Виртуальные шлемы» — не единственное направление развития BCI-технологий. Наиболее перспективным считается разработка чипов, вживляемых в мозг. Первый раз чип в человеческий мозг вставили тогда, когда большинство нынешних авторов киберпанка еще ходили в школу. В 1978 году пациенту, потерявшему зрение в результате несчастного случая, была проведена необычная операция на участке зрительной коры — в мозг был вставлен микрочип с 68 электродами, которые соединили с нейронами зрительной области. Получая сигналы от внешней видеокамеры, микрочип вызывал в нейронах возбуждение, соответствующие зрительным впечатлениям. В результате пациент стал различать более светлые и более темные оттенки. Правда, для того чтобы видеть, ему приходилось подключаться к многотонной компьютерной аппаратуре. Но наука не стоит на месте — современный прибор аналогичного типа умещается на ладони и позволяет не только различать свет и тень, но и видеть цвета и очертания предметов в узком поле зрения. Дженс Ньюман, один из первых, получивший новый зрительный чип, даже водит машину. BCI не только возвращают зрение. Подобные устройства могут значительно повысить качество жизни парализованных людей Управляя электроимпульсами мозга, даже полностью парализованный человек может посредством компьютера выражать свои мысли и даже выполнять простейшие действия при помощи роботизированной руки.
Вживление чипов считается более подходящим для специальных задач. В отличие от BCI-шлема, чип взаимодействует с конкретной областью мозга, поэтому может более четко интерпретировать нервные сигналы. Однако существует и ряд проблем, которые разработчикам чипов пока решить не удалось: «серое вещество» и кости черепа глушат сигнал, который передает чип внешнему приемному устройству, есть ограничения на количество контактов чип — нейрон.
В области BCI открыто далеко не все. Большие возможности ученые видят в удивительной способности нейронов к самоорганизации: клетки мозга «запрограммированы» на объединение в так называемые «функциональные нейронные сети» группы тесно связанных нейронов, выполняющих определенную функцию. Возможность встраивать в такие сети BCI-имплантанты или даже организовывать сети вокруг чипов откроет новые горизонты взаимодействия между мозгом и компьютером. Разработки в этом направлении уже дают занимательные результаты: так, в университете Флориды молодой ученый Томас ДеМарс поместил в пробирку 25 000 нейронов коры головного мозга крысы. В разрозненных клетках запустился процесс самоорганизации, и они выстроились в функциональную нейронную сеть. Томас подсоединил к нейронам 60 электродов и научил их управлять… самолетом F-22 «Хищник» в компьютерном авиасимуляторе. И это только начало…
 Ваш коментарий будет первым | |
|
