Поделиться
«Бэкап» человека может появиться через пять лет
Через пять лет смогут сделать «бэкап» человека — научиться полностью копировать процессы, происходящие в головном мозге, об этом заявил ученый в рамках панельной сессии «Таблетка от всего: подключаем мозг к компьютеру». Модератором дискуссии была Ани Асланян, член экспертного совета ГД, которая отметила, что в мире уделяется большое внимание нейротехнологиям, так в США в госпрограмму BRAIN за 7 лет вложено уже более $1,2 млрд, а общий объем финансирования — $6 млрд. Китай вкладывает в свою национальную программу более $3 млрд, а Европа — $1,3 млрд. Изучение мозга гораздо сложнее, чем изучение компьютера, до сих пор ученые не разгадали главную тайну вселенной — как функционирует мозг. Но в России есть примеры успешно созданных нейроинтерфейсов, которые считывают сигналы головного мозга.
Ученые близки к расшифровке принципов работы головного мозга
В ближайшие пять лет ученые смогут создать резервную копию («бэкап» ) человека, рассказал профессор Мюнхенского технического университета Гордон Ченг в ходе прошедшей на «Петербургском международном экономическом форуме» (ПМЭФ) сессии «Таблетка от всего: подключаем мозг к компьютеру. По его мнению, станет возможно полностью копировать процессы, происходящие в головном мозге.
«Самое сложное — это заставить человека двигаться, — объясняет Гордон Ченг. — У нас почти 5 млрд рецепторов — около трех квадратных метров кожи, которая покрывает наше тело. Она выполняет защитную функцию, но в то же время на ней расположены нервные окончания, которые посылают сигналы в мозг. Самое важное — как мы используем информацию, которая поступает от мозга, чтобы не перегружать наши мыслительные процессы».
«То есть новая обратная связь — она дает нам возможность выстраивать понимание процессов мозга, влиять на пластичность и использовать искусственный интеллект для оптимизации работы организма и мозга, — продолжает Гордон Ченг. — Мы сейчас восстанавливаем функцию, двигательную функцию кисти для пациента, которые перенесли технологию, которую вы можете использовать. Технология очень легкая, ее можно легко прикрепить к телу, и она позволяет считывать и контролировать мышечные сигналы, и сохранять двигательную функцию кисти для пациента».
Чем изучение мозга отличается от изучения компьютера
В то же время заведующий Лабораторией нейрофизики и нейрокомпьютерных интерфейсов Московского государственного университета Александр Каплан полагает, что полного «бэкапа» личности не будет никогда, так как природа человека порождается личностью человека. В этом, по мнению ученого, состоит отличие человеческого мозга от компьютера.
«Если изучать Windows, то, условно, надо давать тесты, загружать какой-то маленький фрагмент программы, посмотреть, как распределяются эти самые импульсы внутри процессора, потом сжечь пару-тройку транзисторов, посмотреть, что получиться, — объясняет Александр Каплан. — Сейчас мозг виден полностью, но почти ничего не известно о том, как в мозгу рождается мысль, как рождается субъективная, это главная тайна мозга, которую нам предстоит взять. На компьютер устанавливается софт, который тут же работает, но мозг построен по совершенно другому принципу: туда ничего не загружается, у него есть операционные элементы, но между ними нет связи. Связи создает жизнь, а человек воспитывается, и вместе с ним воспитывается содержание мозга».
«То есть мозг программируют не какие-то программисты из какой-то Долины, а именно эта личность, — продолжает Александр Каплан. — Мозг несет в себе целостность физического мира, психическое ядро создает основу личности. Но в компьютере нет никакого психического ядра, которое чувствует состояние деталей компьютера, уж мы не говорим об эмоциях, и никакого эмпатического отношения к другим компьютерам. Мозг — это 86 млрд нервных клеток, очень много, потому что в процессорах современных 3,5 млрд транзисторов. А аналогом операционного элемента в мозгу является не нейрон, а контакты между нейронами — там, где решается вопрос о передаче сигнала от одного нейрона к другому, как транзисторы. Таких контактов миллион миллиардов — десять в пятнадцатой. Где вы найдете такой процессор?»
Руководитель Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис Александр Храмов соглашается в том, что подход к изучению мозга отличается от подхода к изучению компьютеров. «Современный компьютер — это машина, которая функционирует по архитектуре фон Неймана: у нас есть программа и память с данными, а данные могут манипулироваться программой, — говорит Александр Храмов. — То есть программа может переписывать сама себя. А наш мозг — это система, которая демонстрирует крайнюю пластичность: у нас на протяжении всей жизни постоянно меняются связи. То есть мозг — это машина, которая не просто переписывает свою программу и данные, но еще и меняет свою конфигурацию уже в виде «железа». Такая крайняя пластичность позволяет мозгу адаптироваться к окружающему миру: наш мозг создавался в условиях, когда мы охотились в саванне на животных, и нашей главной задачей было поддержать огонь, а сейчас мы создаем математические теоремы с использованием практически всего того «железа», которое было 20-30 тысяч назад у нашего предка».
Что такое нейроинтерфейсы и какие они бывают
«Нейроинтерфейсы — это приборы, которые подсоединяются к мозгу и считывают команды мозга, — объясняет профессор «Сколтеха» и Высшей школы экономики Михаил Лебедев. — Существует два основных класса нейроинтерфейсов: это инвазивный, когда действительно в мозг вставляют электроды или какие-то устройства, которые подходят близко к нейронам и считывают их активность. Либо неизвазивный — это интерфейсы, которые пытаются минимально воздействовать на сам мозг, как, допустим, электроды с поверхности головы считывают информацию».
«Для ученых лучше инвазивные интерфейсы, потому что они дают лучшего качества информацию, но для пациентов в ряде случаев гораздо полезнее и эффективнее неинзваизивные интерфейсы, — продолжает Михаил Лебедев. — Есть еще классы других интерфейсов: эндогенные, которые считывают наши внутренние желания, экзогенные, когда мелькает лампочка и считывает, как я реагирую на лампочку, пассивные интерфейсы — которые во время взаимодействия человека с машиной, они отслеживают, как работает мозг, как работает машина, и помогают им достичь какой-то гармонии».
В то же время, как добавляет Александр Горбань, профессор, директор центра искусственного интеллекта, анализа данных и моделирования The University of Leicester, нейрокомпьютерный интерфейс без искусственного интеллекта — это простая железка, которая на самом деле не работает. «Тут должно быть взаимообучение человека, передающего сигнал, и интерфейса, интеллектуальной его части, которая читает этот сигнал и передает дальше для коммуникаций, для управления различными устройствами, для наблюдения, — говорит он. — Но все это должно трансформировать специальное интеллектуальное устройство, которое учится вместе с людьми. Электронные устройства, считывающие информацию с мозга человека, уже есть, только они работают не очень хорошо. Например, работающий от головы экзоскелет слишком инерциональный: реально демонстрационные примеры работают, а ходить в нем без страховки еще невозможно реально. В то же время фонемы и речевые сигналы уже распознаются — уже есть нейронные сети как интеллект, основанный на данных, расшифровывает отдельные фонемы».
Успешные примеры разработанных в России нейроинтерфейсов
В Федеральном центре мозга и нейрохирургии используются устройства, которые называются нейрочат. «Они позволяют человеку, не прикасаясь к клавиатуре, ни голосом, ни движением набирать текст на экране, — рассказывает Александр Каплан. — Для человека, который лишен движений, лишен речи, это такой путь к коммуникации с внешним миром. В нейрочате это не только набор текстов, но, и например, ведение дневника и работа в социальных сетях. На экране нарисованы кнопочки, которые он мысленно должен нажать, а расшифровка этой мысленной командой как раз и делается с помощью нейроинтерфейсных технологий. В эти технологии уже включены элементы искусственного интеллекта. Сейчас идет работа над тем, чтобы искусственный интеллект является не просто исполнительным устройством для расшифровки того, что приходит в виде биологических сигналов, но и становится активным участником этого процесса: он начинает предлагать гипотезы, которые тестирует мозг и дает обратную связь».
В то же время в Университете Иннополис развивают технологию, получившую название пассивные нейроинтерфейсы. «Нас интересуют системы, которые мониторят состояние мозга человека и позволяют оценить какие-то характеристики, и дальше уже воздействовать на человека с помощью различных типов обратной связи, — говорит Александр Храмов. — Одна из таких технологий — это системы, которые анализируют поведение человека при выполнении каких-то рутинных задач и могут оценить количество и вероятность ошибки человека, снижение концентрации внимания. Апофеозом стала система, которая позволяет распределять когнитивную нагрузку между несколькими людьми. То есть анализируя состояние мозга человека, возможно оптимизировать работу. И действительно там парная или тройная работа оказывается намного эффективнее. Такие технологии могут быть полезны и в медицине: мы научились с помощью инвазивных способов, но это были работы на животных, предсказывать эпилептические события и с помощью Гордоновского дуплекса воздействовать на мозг перед эпилептическим разрядом за счет электрической стимуляции мозга».
В Федеральном центре мозга и нейротехнологий разрабатывают технологии, которые работают в обратную сторону. «Мы хотим создать технологии, которые позволяют управлять активностью нейронов и любых каких-то биологических тканей, — объясняет директор центра Всеволод Белоусов. — И здесь нам приходят на помощь принципы синтетической биологии, когда мы можем сенсорные системы, видя их ДНК, переставлять из одних клеток в другие или вообще из одних организмов в другие, и, соответственно, в том числе в нейроны. И заставлять эти нейроны реагировать на какое-то физическое воздействие внешнее. Вот такие антенны называются ионными каналами. Это некая антенна, которая под воздействием импульса — света или тепла — открывается, создает ток ионов через мембрану этого нейрона и, соответственно, нейрон активируется».
«Наиболее известная из таких технологий — это оптогенетика: это когда мы берем из фотосинтезирующих водорослей светочувствительные антенны, вставляем их в нейрон млекопитающих, и мы получаем светочувствительный нейрон, которым можно управлять через оптоволокно имплантированное, например, или, если это нейроны сетчатки, то просто естественным освещением, — продолжает Всеволод Белоусов. — Первое клиническое применение данной технологии — это фотопротезирование сетчатки. Есть такое заболевание — пигменный ретинит, когда палочки умирают и человек слепнет. Но в сетчатке остаются живые нейроны, которые до этого были просто проводами, которые проводили этот сигнал от палочек, колбочек. И вот заразив их безопасным вирусом, который кодирует светочувствительную антенну, можно их сделать светочувствительными, и пациент снова обретает зрение».
Позиция государства в продвижении нейротехнологий
По мнению заместителя министра здравоохранения Павла Пугачева, медицина — это та сфера, где эти нейротехнологии востребованы и уже применяются. «Вопрос в том, как сделать так, чтобы эти технологии стали массовыми. Мы со стороны государства, поскольку, если речь идет о технологиях, которые являются имплантированными изделиями, считаем это все равно медицинским изделием. Мы сейчас идем по тому пути, когда создаем условия для упрощения и ускорения, собственно, самой регистрации медицинских изделий и программного обеспечения. У нас история, связанная с искусственным интеллектом, очень насущная. Для того, чтобы эти программные продукты могли использоваться в практическом здравоохранении», — считает он. Каким образом организовать массовый спрос на нейротехнологии замминистра отметил необходимость понимания насколько готова технология к тиражированию. «Поэтому вот мы здесь, готовы активно в этом участвовать, и наша площадка как Минздрава, она открыта для того, чтобы эту дискуссию на ней проводить», — заявил Павел Пугачев.
Позиция венчурного инвестора
По мнению основателя венчурного фонда Almaz Capital Александра Галицкого, исследователям и разработчикам нужно разделять понятия инвестиции и финансирования, так как это абсолютно два разных механизма работы с деньгами. «У нас воспринимаются бюджетные средства как инвестиции и гранты — как инвестиции, хотя это совершенно разные вещи. Сегодня люди, которые обладают капиталом спонсируют эти технологии, но не инвестируют. Ясно, что, в первую очередь, все открытия и исследования, которые делаются — это, естественно, медицина. Связано это с тем, чтобы решить проблемы человека, сделать его более здоровым или решить его какие-то проблемы», — сказал Александр Галицкий.
Отвечая на вопрос готов ли он инвестировать в проекты по нейроинженерным технологиям, инвестор отметил, что постановка вопроса должна быть «можно ли дойти до инвестиций»? «Да, я верю, что, когда-то будет возможность сделать бэкап мозга человека, потому что появится вечная жизнь на земле, потому что будем продолжать существовать в другом теле, и это будет как бы некая биомасса, по сути дела, которую мы научимся создавать», — отметил Александр Галицкий.
Короткая ссылка
