Святой Грааль нейропротезирования: мы уже стали киборгами?

Все уже, кажется, слышали про нейроинтерфейс компании Neuralink, основанной Илоном Маском, — тонкий имплант, подключаемый к коре мозга с помощью гибких нитей тоньше человеческого волоса. Вредный миллиардер хочет превратить нас в киборгов и заставить целыми днями мысленно играть в компьютерные игры?

Ничего плохого, впрочем, в этом слове нет — «киборгами» в фантастике называют людей, которые приобрели новые способности благодаря встроенной в их тело электронике. Например, управлять техникой силой мысли. На счет того, нужна ли нам такая способность, есть разные мнения, — но важно помнить о том, что в мире живет около миллиарда человек с заболеваниями, которым нейроинтерфейсы дают надежду вернуться к полноценной жизни. Илон Маск в области разработки подобных нейроинтерфейсов — далеко не единственный участник, не белая ворона и даже не лидер. А новый лидер объявился на днях, хотя он вряд ли останется лидером надолго — идет нешуточная гонка.

Самый продвинутый нейроинтерфейс в мире

Новый прорыв в области нейропротезирования (в журнале Nature его даже не поскупились назвать «Святым Граалем речевых нейроинтерфейсов», но подождем): устройство, созданное в Калифорнийском университете в Дэвисе, практически мгновенно переводит нейронную активность в слова, возвращая парализованным пациентам обычную речь — спонтанную, непрерывную, с интонациями, — они могут даже петь. Прогресс в этой области идет очень быстро, но до сих пор самые совершенные модели воспроизводили речь только после того, как пользователи заканчивали произносить в уме целое предложение, — да и то с трехсекундной задержкой. А чтобы нормально говорить, принципиально важно получать обратную связь в реальном времени, сразу же слышать свой голос.

Разработанное устройство — один из тех нейроинтерфейсов нового поколения, которые используют искусственный интеллект для декодирования электрической активности мозга. И первый, способный воспроизводить не только слова, но и помогающие выразить смысл и эмоции особенности естественной речи, такие как интонация, высота тона и ударение. Все предыдущие нейроинтерфейсы говорили ровным и монотонным «голосом робота».

Участнику эксперимента, практически потерявшему речь из-за болезни управляющих мышцами нейронов, вживили имплант из 256 кремниевых электродов, каждый длиной 1,5 мм, в область коры, контролирующую движения (на рисунке). Алгоритмы глубокого обучения обрабатывают сигналы, поступающие от моторной коры каждые 10 миллисекунд, и декодируют их в реальном времени в звуки, которые пытается воспроизвести пациент, — не только слова, но и междометия, нечленораздельные восклицания и вообще любое бульканье.

Исследователи персонализировали синтетический голос так, чтобы он звучал как собственный голос мужчины, обучив нейросеть на записях интервью, которые он давал до начала болезни. С новым нейроинтерфейсом участник произносил слова, отвечал на открытые вопросы и говорил все, что хотел, используя слова, которые не были частью обучающих данных декодера. Он рассказал исследователям, что синтетический голос ощущает своим, и чувствует себя счастливым.

Какие нейроинтерфейсы есть сейчас

Нейроинтерфейс — это технология, связывающая мозг с компьютером, или с любым другим умным устройством — кибернетическим протезом руки, с экзоскелетом или даже с автомобилем. В англоязычных странах эту технологию часто называют brain computer interface, или BCI.

Нейроинтерфейсы возвращают возможность двигаться и общаться людям, которые лишены этих способностей из-за заболеваний или травм. Достаточно надеть обруч с электродами, считывающими электрическую активность мозга с поверхности головы, и можно, после недолгой практики, научиться силой мысли управлять креслом-каталкой или медленно печатать на компьютере, выбирая буквы и слова из предлагаемых.

Но в последние годы на смену нейроинтерфейсам, основанным на анализе электроэнцефалограммы, приходят более продвинутые, инвазивные устройства, — когда в черепе сверлят отверстия и накладывают на поверхность мозга электроды. Например, уже 150 тысяч человек имплантировали в мозг электродные комплексы, которые обнаруживают момент зарождения эпилептического приступа и блокируют его электрическими импульсами, — человек даже не успевает ничего заметить. Такие операции делают и в клиниках России.

Компания Neuralink пытается создать универсальный инвазивный нейроинтерфейс, который бы соединял человеческий мозг с компьютером по беспроводной связи, — его уже испытывают на добровольцах, которые перемещают курсор, играют в видеоигры и управляют компьютером исключительно с помощью мыслей.

Такой интерфейс должен передавать сигналы «в обе стороны» — ведь чтобы, например, искусственные руки смогли чувствовать, они должны передавать и обратно в мозг сигналы о своем положении и прикосновениях к предметам.

Выделить нужные сигналы в электрическом шуме мозга помогает искусственный интеллект. Благодаря AI можно обработать большой объем данных, идущих от мозга, и настроить параметры интерфейса под особенности мозга пользователя.

Маску дышат в спину и другие компании, — например, американо-австралийский стартап Synchron совершил прорыв, предложив менее инвазивный метод подключения к мозгу, имплантацию чипа без трепанации черепа. Их устройство Stentrode вводится в вену и добирается до коры головного мозга по сосудистой системе, без операции. В 2022 году Synchron успешно имплантировал этот интерфейс нескольким пациентам.

Со своим нейроимплантом только что подоспели и китайцы — он вдвое меньше, чем нейропротез от Neuralink, размером с монету (диаметр 26 мм, толщина менее 6 мм), и содержит сверхгибкие электроды диаметром в сто раз тоньше человеческого волоса. Житель Шанхая, потерявший все четыре конечности в результате травмы 13 лет назад, стал первым участником клинического испытания этого нейроинтерфейса, и теперь тоже может играть в видеоигры, управляя ими силой мысли. А Китай стал второй страной после США, уже приступившей к клиническим испытаниям инвазивных нейроинтерфейсов. В ближайших планах у китайцев — испытания работы с роботизированной рукой, настоящим кибернетическим протезом, а в 2028 году — выход на рынок.

Люди с неограниченными возможностями

А что дальше, мы-таки станем киборгами? Размечтались…

Можно предположить, что в неблизком будущем без нейроинтерфейсов существовать в цифровом мире будет непросто, — как непросто сейчас выжить без смартфона. Помимо прочего, от них будет зависеть наше здоровье, возможность следить за состоянием организма и контролировать его. Так, уже сейчас с чипы-сенсоры глюкозы способны очень существенно облегчить жизнь диабетиков: на теле находится сенсор, который оценивает состав крови и передает информацию на телефон; программа анализирует значения и передает данные на систему искусственной поджелудочной железы, а та отдает команды помпе, которая выбрасывает инсулин в кровь. Есть надежда, что в более отдаленном будущем слияние нашего тела с технологиями (например, с нанороботами в кровотоке и внутри клеток) сделает нас нестареющими и неболеющими существами.

А еще (мы же мечтаем) нейроинтерфейсы помогут людям раскрыть подлинные человеческие возможности. Мы радикально расширим не только свои физические, но и интеллектуальные способности, объединив естественный интеллект с искусственным. И это как нельзя кстати — ведь мы уже явно не справляемся с теми потоками информации, которые обрушиваются на нас в цифровую эпоху.

Впрочем, таким технологическим улучшением себя люди занимались всегда, и наш нынешний разум — не столько природный феномен, сколько результат взаимодействия с такими изобретениями как язык, письменность, смартфоны и т. п. С этой точки зрения, мы и так уже киборги, а смартфон — наш электронный орган, без которого выжить непросто.

Возможно, однажды благодаря кибернетическим устройствам мы сможем управлять не только собственным телом, но и мозгом, своими состояниями и желаниями. А если наладить связь между мозгами людей? Есть надежда, что вместе они смогут решать небывалые задачи, а еще — вести стримы своего опыта, «с полным подключением», обмениваться мыслями, эмоциями и переживаниями напрямую.