Компания Илона Маска Neuralink на днях показала впечатляющий ролик с макакой, которая силой мысли играет в пинг-понг. Она сидит перед экраном, прильнув ртом к трубке, из которой ее подкармливают банановым смузи, и без рук управляет платформой, шпыняя цифровой шарик из угла в угол. Илон Маск собирается погрузить нас в киберпанк — интегрировать человеческий мозг и компьютер, предоставив парализованным людям возможность легко и быстро управлять цифровыми девайсами. Какая наука и технология прячется в магической способности макаки к цифровому телекинезу?
Neuralink — это одна из четырех самых интересных компаний Илона Маска, которые находятся на передовой современных технологий. SpaceX уже давно и успешно летает в космос, сеть глобального интернета Starlink начала снабжать село дешевым и быстрым доступом в интернет через спутники (об этом мы подробно рассказывали в предыдущем ролике), а Tesla наращивает производство электрокаров с функциями беспилотного управления.
Neuralink же разрабатывает полностью имплантируемый беспроводной интерфейс «мозг — машина». Конечная цель — создать чипы и программы, которые в будущем помогут парализованным людям управлять компьютерами и мобильными устройствами с помощью сигналов их мозга.
В 2019 году Neuralink в общих чертах обрисовала дизайн своих электродов Link и уникальный хирургический подход по их внедрению в мозг живого существа. У того поколения были проводные выводы и разъем, выступающий через кожу. Это была важная платформа для разработки и проверки роботизированного хирургического подхода и специализированных интегральных схем со сверхнизким потреблением для усиления и обработки сигналов мозга.
В прошлом году компания показала беспроводную версию Link. В ней 1024 электрода, которые регистрируют информацию о мозговых сигналах. Link «по воздуху» передает их на приемник на расстоянии до 10 метров. Заряда чипа хватает на весь день, а пополнение батарейки происходит ночью с помощью магнитной зарядки.
Этот чип выглядит как монетка размером 23 на 8 миллиметров. Он помещается автоматическим роботом-хирургом под кожу и сквозь череп подключается нитями к мозгу. Снаружи он не виден. По словам Маска, FDA отметило инновационный потенциал проекта, а тесты безопасности показали максимальные оценки.
Операция по чипированию занимает около часа, анестезия не нужна, в тот же день можно будет покинуть клинику. А после того, как прооперированное место зарастет, никто и не догадается, что у человека в голову вживлен чип.
Звучит немного стремно: как будто все страшные кошмары конспирологов обретают реальные очертания. Уверен, что любители теорий заговоров и инстаграм-инфлюенсеры в скором времени переместят фокус внимания с Билла Гейтса и 5G-вышек на Илона Маска и Neuralink.
Людям такие чипы, конечно, еще не вживляли. Это все пока теория. Но в прошлом году Маск показал работу устройства на двух свиньях. За два месяца до презентации им вживили чипы. У одной его потом удалили, чтобы проверить, как отреагирует на это нервная система. Свинка чувствовала себя хорошо. Neuralink полагает, что таким образом и люди при желании смогут удалять или менять устройство на более актуальную модель.
Тогда на свиньях показали, как чип считывает активность нейронов. Он был установлен над осязательным центром мозга и демонстрировал всплески нейронной активности, когда хрюша пятачком касалась объектов.
Свиней выбрали для тестов потому, что они похожи на людей и любят еду. Эти животные остаются важным инструментом для подтверждения безопасности чипа Link.
Однако для разработки и улучшения его функциональности нужны животные, чей мозг и поведенческие способности схожи с человеческими. Для этого выбрали макак-резусов. И именно на одной из таких — по кличке Пейджер — продемонстрировали последние актуальные возможности всей системы Link.
Макаке имплантировали два чипа в область моторной коры головного мозга, которая отвечает за движения кисти и руки: один — в левой моторной коре, другой — в правой. Они контролируют движения правой и левой сторон тела соответственно.
Нейроны моторной коры, как считается, участвуют в планировании, инициировании и контроле движений. Они проявляют активность до и во время движения. Многие нейроны более активны при выполнении определенных движений. Это позволяет уловить связь между их активностью и конкретными направлениями. Это очень важный момент, который и делает всю остальную магию возможной.
Благодаря этому ученые из Neuralink могут устанавливать паттерны нейронной активности, которые характерны для определенных движений, и тем самым предсказывают направление и скорость предстоящего жеста. Эти прогнозы и используются для управления курсором или другим компьютерным объектом — например, ракеткой в игре, которую в Neuralink назвали MindPong.
Вот как это работает по этапам. Вживленный чип усиливает и оцифровывает напряжение, которое записывают в мозге его электроды — тонкие нити. В чипе работает алгоритм, который обнаруживает пики активности на каждом электроде и объединяет их. Каждые 25 миллисекунд чип по Bluetooth передает импульсы на компьютер поблизости.
На этом компьютере есть программа, которая декодирует импульсы. Она собирает пики в нескольких временных масштабах — от 25 до 250 миллисекунд, чтобы выявить различные временные свойства активности нейронов.
Потом сумма этих всплесков, текущих и недавних, вычисляется для каждого измерения. В расчет берется скорость срабатывания того или иного движения. Программа-декодер отправляет итоговый набор сигналов в виде команд в игру. С их помощью и управляется ракетка MindPong на экране компьютера перед макакой.
Но чтобы связать эти паттерны активности мозга с определенными движениями макаки, декодер нужно откалибровать. Для этого используются джойстик и другая игра, которая стимулирует макаку направлять белый шар в оранжевую область в обмен на банановый смузи из трубки. Движения руки макаки связывают с активностью, происходящей в ее моторной коре.
Некоторые нейроны более активны, когда макака ведет джойстик вверх, другие — когда она направляет его вправо. С помощью математического моделирования паттерны нейроактивности связывают с движениями джойстика. Такая калибровка занимает всего несколько минут.
Потом джойстик отключают, макака продолжает его двигать, но курсор движется уже с помощью чипов в ее голове.
Neuralink хочет облегчить жизнь парализованных людей. Но как откалибровать декодер, если человек не может двигать руками? Исследования консорциума BrainGate показали, что нейроны моторной коры остаются активными и настроенными на движение даже у парализованных людей. А потому калибровку планируют проводить, когда человек просто представляет, как передвигает мышь по коврику или палец по трекпаду.
В Neuralink надеются, что их разработка поможет людям с параличом набирать электронные письма и сообщения в мессенджерах, серфить в интернете, а в будущем и управлять компьютером и различными программами полноценно. Илон Маск хочет реализовать поддержку нейроинтерфейса даже для компьютерной стратегии Starcraft — пускай это и будет непросто.
Нейроинтерфейсы «мозг — машина» исследуют десятилетиями, это далеко не новинка. Но, как это происходит и с другими проектами Илона Маска, Neuralink стремится сделать их максимально доступными и прикладными. Предыдущие системы требовали, да и сейчас требуют проводов, специалиста-техника и медперсонал для подключения.
Система Маска не нуждается в проводах, имплантирование проводится в автоматическом режиме, быстро и безопасно — по заявлению самих разработчиков. А инженерные достижения цифрового века позволяют преодолевать препятствия, возникающие на этом пути. В Neuralink говорят, что достигнута критическая сумма технологий, которая на данном этапе позволяет реализовать их смелые идеи.
Однажды Neuralink если и не добьется цели, то хотя бы попробует вернуть физическую активность парализованным. Чип будет считывать сигналы в мозге, и их будут использовать для стимуляции нервов и мышц тела, возвращая людям контроль над конечностями.
У Neuralink огромные амбиции, и там делают довольно смелые заявления. Но компания ссылается на множество исследований, ориентируется на прорывы в технологиях, проводит впечатляющие демонстрации. Тем не менее все это нужно воспринимать со здоровой долей скептицизма.
Публикация на YouTube видео с макакой, которая управляет игрой силой мысли, — нестандартный выпуск научного труда. Обычно такие ролики являются дополнительным материалом к серьезным и рецензируемым научным статьям, которые публикуются в специализированных журналах. Такие статьи публикуют после проверки другими учеными. У Neuralink научной публикации пока нет.
Тем не менее вполне вероятно, что макака на видео может управляться с видеоигрой, используя имплант в мозге. В 2015 году ученые из Калифорнийского института технологий вживили импланты парализованному Эрику Сорто, и он смог с помощью роботизированной руки вполне сносно обращаться со стаканом воды. Ребята из Калтеха не поленились и подготовили научную публикацию. Надеюсь, что и исследователи Neuralink в ближайшем будущем обоснуют свой видеоролик научно.
Перепечатка текста и фотографий Onliner без разрешения редакции запрещена. nak@onliner.by
Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!
Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро