– Что такое нейротехнологии?
– Нейротехнологии - это совокупность новейших методов и инструментов, создаваемых на основе объединения знаний из науки о мозге с достижениями в области информатики, кибернетики, механотроники, материаловедения, которые способствуют получению новых знаний о мозге, а также позволяют восстанавливать, сохранять и увеличивать его ресурсы. Условно все нейротехнологии можно разделить на «информационно-аналитические» и «медико-биологические», которые, конечно же, тесно связаны между собой. Если первые нацелены в основном на «добывание» информации о мозге, то вторые - на использование этой информации для оптимизации его деятельности. Например, с помощью томографов высокого разрешения одни ученые строят очень точные карты мозговых структур и их функциональных отношений, другие - разрабатывают ультрасовременные способы доставки лекарств или микроинструментов в зону поражения, третьи с помощью биохимических методик создают подходы к ранней диагностике заболеваний мозга и т. д., словом, выстраивается целый нейротехнологический конвейер. И число таких конвейеров с каждым годом увеличивается на порядки. Каждый из них по мере своей работы не только «лечит» или «восстанавливает» мозг, но и изучает его.

Пришло время, когда массивы данных о деятельности мозга превысили всякие пределы человеческих возможностей одновременно их охватывать и анализировать. Лавинами новых данных начало заваливать ученых разных специальностей, от биологов до астрофизиков. Вполне естественно, что ученым, в первую очередь математикам, пришлось разработать специальные подходы для анализа так называемых «больших данных», которые уже не поддавались глубокому анализу даже с применением высокопроизводительных машин. Это и понятно, до последнего времени машины помогали только обрабатывать и группировать данные, а установление связи между ними было результатом прозорливости ученых. Появилась целая наука об анализе данных (англ. data science), которая занимается проблемами анализа, обработки и представления данных в цифровой форме. С накоплением знаний о мозге становится неудивительным, что новые компьютерные методы извлечения содержательной информации из потоков данных начали строиться на моделях естественной их обработки в мозге человека. К примеру, одним из таких самых передовых методов машинного анализа данных стал нейротехнологичный метод так называемого глубинного обучения (англ. deep learning), когда сети из простых вычислительных элементов выискивают закономерности в больших данных, постоянно перестраивая свою структуру, пока не получат результат.

– Какие самые крупные проекты по изучению мозга?
– Пожалуй, самое масштабное исследование в Старом Свете - это проект «Человеческий мозг» (англ.   The Human Brain Project, HBP), основанный в 2013 году в Швейцарии и объединяющий сотни учёных из 24 стран мира и 116 партнерских институтов. Проект HBP ставит своей целью создать первую в мире модель мозга человека и является беспрецедентным по масштабам и бюджету (1,6 млрд. $).

Вслед за Европой в гонку нейротехнологий включились и США с проектом BRAIN Initiative (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies), с бюджетом около 4 млрд долларов. Проект нацелен на создание «функционального коннектома» - живой карты активности нервной системы в реальном времени.

Китай, Япония и целый ряд других стран тоже не остались в стороне от нейротехнологических начинаний.

– Проводят ли подобные исследования в нашей стране?
– Крупнейшее фондовое открытие на российском горизонте нейротехнологий - это направление «Нейронет» в рамках Национальной технологической инициативы (https://asi.ru/nti/), реализуемой главным образом Агентством стратегических инициатив. Согласно этой инициативе, в ближайшие 20 лет всестороннее развитие нейротехнохнологий в различных сферах, начиная от медицины и заканчивая компьютерными играми, становится одним из приоритетов государственной политики нашей страны.

«Нейронет» уже выдал свой первый нейротехнологический мегапроект CoBrain . В отличие от зарубежных проектов, о которых я рассказывал, CoBrain будет сосредоточен на поиске возможностей восстановления, сохранения и расширения ресурсов человеческого мозга, в первую очередь за счет его эргономичной интеграции в техносферу. Проект объединит десятки лабораторий, данные которых соберут в единую базу. Реализацией проекта займутся ведущие в РФ ученые и организации, в частности - .

– В каких областях нейротехнологии наиболее востребованы?
– В первую очередь, это медицина и фармакология. Во-первых, нашими «клиентами» являются люди, страдающие рассеянным склерозом, поражающим оболочки нервных волокон головного и спинного мозга, а также болезнью Альцгеймера, которая приводит к потере памяти, нарушению речи и угнетению познавательных способностей и обычно развивается у людей в пожилом возрасте. Поскольку население планеты стареет, больных становится все больше. К сожалению, современные препараты могут лишь уменьшить симптомы болезни, но не обратить их вспять. Поиск лекарства от старческого слабоумия - одна из основных задач нейрофармакологии.

Но найти лекарство недостаточно, его еще нужно доставить в определенную область мозга. Когда человек выпивает таблетку, действующее вещество распределяется по всему телу, влияя не только на «цель», но и на другие органы. Порой неприятных побочных реакций от препарата больше, чем пользы, и лечение приходится прекращать. Следовательно, наша задача - найти не только средство, но и способ доставки его к мишени.

Еще одна группа людей, которой нейротехнологии способны облегчить жизнь, - пациенты, которые потеряли способность двигаться, говорить, а иногда и то и другое. Статистика говорит, что ежегодно в России происходит 400–500 тысяч инсультов. Многие пациенты, перенесшие острое нарушение мозгового кровообращения, остаются в живых, но не полностью восстанавливают двигательные функции. Кроме того, потеря речи или возможности управлять своим телом может произойти из-за черепно-мозговой травмы и т. д. Получается, два-три миллиона человек нуждаются в нашей помощи. Такие пациенты лишаются даже возможности не только движения, но и общения.

К счастью, во всем мире и в РФ стартовали работы по созданию нейротехнологий контакта с мозгом человека, чтобы передать его команды напрямую к исполнительным устройствам: приводам инвалидного кресла, буквопечатающим устройствам, к пультам домашних приборов - это так называемые интерфейсы «мозг - компьютер».

В моей лаборатории в МГУ им. М.В. Ломоносова, к примеру, уже созданы нейроинтерфейсы для набора текстов на экране компьютера без помощи движений, напрямую от мозга, на основе расшифровки биопотенциалов, регистрируемых с поверхности головы. Один из моих аспирантов разработал прямое управление от мозга для кресла-вертикализатора, позволяющего перемещать парализованного пациента в вертикальное положение. Достаточно такому пациенту дать мысленную команду, и расшифрованный в биопотенциалах сигнал запустит соответствующий моторчик. Теперь пациенту не надо просить кого-то нажать кнопку вертикализации - он это сделает своим мысленным усилием.

Сейчас планируем обеспечить мысленным управлением «умные дома», что, возможно, окажется востребованным и здоровыми людьми.

– Нейроустройства способны прочитать любую мысль?
– У ученых есть вполне обоснованное мнение о том, что мысли в принципе не поддаются чтению на основе анализа электрической активности мозга. В этом нет ничего удивительного, биопотенциалы мозга являются отзвуками всего лишь обобщенных, главным образом эмоциональных, состояний мозга, но никак не «морзянкой» мыслей, которую можно расшифровать соответствующим ключом. Даже если мы приложим к голове испытуемого две сотни электродов, эти две сотни кривых биопотенциалов не смогут различить мысленные образы апельсина и паровоза.

– Нейроисследованиями в каких областях, помимо медицины и фармы, занимается ваша лаборатория?
С помощью нейротехнологий на основе регистрации биопотенциалов мозга мы научились улавливать мысленные представления движений, например, намерение поднять правую или левую руку, двинуть ногами. Если предварительно натренировать алгоритм классификации этих состояний, то его потом можно использовать для обнаружения этих 3–4 намерений по ходу непрерывной регистрации электрической активности мозга. Подобный интерфейс можно приспособить для управления бытовыми приборами, манипуляторами, тренажерами двигательной функции. Только что стартовал наш проект «НейроЧат». Он не для лечения, не для реабилитации - это не медицина. Но он для миллионов людей, которые по тем или иным причинам потеряли способность к общению. Это социальный проект, который с помощью последних достижений в области нейротехнологий позволит таким людям подключиться к социальным сетям мысленными усилиями. Здесь нет мистики, я уже говорил о нейрокоммуникаторах на основе регистрации биопотенциалов мозга . У нас они одни из лучших в мире.

– По какому принципу вы отбираете аспирантов?
– У меня нет каких-то специальных принципов отбора аспирантов. Я заключаю со студентами устный договор о сотрудничестве на один год. Этого срока достаточно, чтобы человек понял, нравится ли ему заниматься нейротехнологиями, и способен ли он продемонстрировать свой интерес к предмету. К примеру, все мои аспиранты работают с компьютером, но меня особенно заинтересует студент, который не поленится разобраться, почему программа не работает, или отчего возникла ошибка в данных. Для этого не надо быть программистом или математиком, достаточно обладать сноровкой научного поиска. Также важны знания английского, ведь подавляющее большинство научных статей написаны на этом языке.

Наш договор работает в обе стороны: спустя год студент может сказать, что ему не понравилось, и он запросто может перейти в другую лабораторию. Есть и особенность, у нас нет возможности выполнять учебные работы. Все студенты и аспиранты трудятся и учатся на реальных проектах, а я, разумеется, консультирую их и поддерживаю.

– Будут ли нейротехнологии востребованы в ближайшем будущем?
– Думаю, что спрос на нейроразработки будет расти. Проблема в том, что рынок еще не знаком с такими новинками. Это и понятно. Когда-то и паровоз казался бесполезным новшеством, ведь чтобы он ехал, нужны были рельсы, а их-то еще и не было. Паровозу прокладывали рельсы. Так будет, по-видимому, и с нейротехнологиями. Только рельсы должны им прокладывать ученые вместе с журналистами. Нужно больше рассказывать и писать о нейроустройствах, демонстрировать их работу. Люди почувствуют пользу, выявятся зоны наибольшего интереса, нейротехнологии станут широко востребованы. Станут ли они настоящими «паровозами», или им уготована роль подсобных устройств - покажет время.

– Какие есть мероприятия для популяризации нейротехнологий?
– В Цюрихе проводится соревнование «Сайбатлон» (Cybathlon) - нечто похожее на Параолимпийские игры, только не ради спорта, а для поиска и апробации наилучших технологий для разного рода пациентов. Участники пользуются нейроразработками своих стран, так что это не только состязания в силе и ловкости самих спортсменов, но и соревнования в качестве биопротезов, экзоскелетов и инвалидных колясок различных компаний. Россия приняла в них участие и в разных дисциплинах заняла 4-ое, 5-ое и 6-ое места из 12 возможных мест .

«Сайбатлон» - интересное мероприятие, но, к сожалению, оно проводится всего один раз в четыре года, да еще за границей. В России решили, что подобные соревнования должны проводиться чаще - хотя бы раз в два года. Поэтому в нашей стране скоро будут свои соревнования кибернизированных спортсменов под названием - «Кибатлон», в которых смогут принять участие люди со всего мира.

– Чем может заняться специалист в нейротехнологиях, решивший себя попробовать в чем-то новом?
– Если этот специалист проявил себя в программировании, то он может устроиться разработчиком или программистом для любых систем управления или распознавания образов. Думаю, это сейчас больше половины рынка. Все-таки в IT-сфере смотрят не на образование, а на практический опыт. Если же это нейротехнолог-нейрофизиолог, то он пригодится в любой нейрофизиологической или клинической лаборатории, где изучают мозг.

– Что вы могли бы посоветовать почитать школьникам, которые хотели бы больше узнать о нейротехнологиях?
– Думаю, что важно не столько, какая именно книга рекомендована, сколько отношение читателя к содержанию книги. Я бы порекомендовал с особым вниманием относиться к идеям, задумываясь при этом, как ту или иную идею можно проверить. Хорошие книги всегда содержат и то и другое в правильной пропорции. Есть ряд книг, которые с удовольствием проходят все мои студенты и аспиранты.

• «Живой мозг», Грей Уолтер;
• «Как мы видим то, что видим», Вячеслав Демидов;
• «Человеческий мозг. От аксона до нейрона» Айзек Азимов;
• «Мозг, разум и поведение», Флойд Блум, Арлайн Лейзерсон, Лора Хофстедтер;
• «Мозг и вычислительная машина», Алекс М. Эндрю;
• «Мой мозг. Строение, принципы работы, моделирование», Юрий Косяков;
• «Мозг и душа», Крис Фрит;
• «Эволюция человека. Обезьяны. Нейроны и душа», Александр Марков;
• «Перегруженный мозг. Информационный поток и пределы рабочей памяти», Торкель Клингберг;
• «Странности нашего мозга», Стивен Джуан;
• «Вся правда о мозге. Популярная неврология», Шпицер Манфред;
• «Зеркала в мозге. О механизмах совместного действия и сопереживания», Джакомо Риццолатти;
• «Интеллектика. Как работает ваш мозг», Константин Шереметьев;
• «Тайны нашего мозга, или Почему умные люди делают глупости», Сандра Амодт, Сэм Вонг.

23.02.2011

Мозг умирает молодым

Об уникальных возможностях человеческого мозга, о том, как прожить триста лет и чем заниматься в искусственном теле, рассказывает профессор, доктор биологических наук, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Александр Яковлевич Каплан.

Россия 2045 : Александр Яковлевич, как вы относитесь к прогнозам о том, что в ближайшем будущем ученые смогут создать искусственное тело человека — более совершенное, более долговечное?

Александр Яковлевич Каплан : Я как физиолог не вижу проблем в создании искусственных органов человека, даже таких сложных, как печень или сердце. Печень сложна своей биохимией, сердце — биомеханикой. И тем не менее нет принципиальных препятствий, чтобы сделать эти органы — из тех или иных материалов, в большей или меньшей степени повторяя биологические закономерности, процессы и формы.
Но сделать искусственный мозг... Некоторые функции мозга вполне можно воспроизвести. Например, с вычислительными задачами компьютер справляется получше нас. Можно воссоздать также память. Восприятие можно сделать — четче, лучше и с б о льшим разрешением, чем мы имеем. Рано или поздно все это будет сделано. Но есть одна функция мозга, которую не удается воспроизвести техническими устройствами. Она очень простая по смыслу, но таинственная по содержанию. По-видимому, именно ради этой функции формировался и совершенствовался мозг. Эта функция — создание действующей модели внешнего мира, или нашего внутреннего мира психических образов...

Россия 2045 : Вы имеете в виду воображение?

А.Я.К.: Это больше, чем воображение — это целый мир внутри нас. Фактически, мы живем в этом внутреннем мире. Здесь нет никакой мистики. Судите сами: сетчатка глаза — это последний экран, где еще физически отражаются предметы внешнего мира. Далее это отражение рассыпается по миллиону волокон зрительного нерва и веером разносится нервными импульсами по многим структурам мозга. Где же на самом деле я рассматриваю предметы внешнего мира? Получается, что мозг заново, уже внутри себя, синтезирует образы этих предметов, которые и становятся доступными моему сознанию. Мозг, создающий психический образ физического мира, — это удивительнейшее изобретение природы. Ведь психический образ — это не фотоотпечаток, а живая сущность. Вот я закрываю глаза и могу представить вас не как портрет, а как персонаж развертывающегося спектакля: учились, женились, родили детей и т.д. Могу представить себе, как лечу над океаном или попадаю в страну, где никогда не был...

Россия 2045 : ...или придумать новую научную теорию.

А.Я.К.: Да, именно так. Полноценная внутренняя модель мира позволяет человеку проигрывать варианты возможной реальности, в том числе и гипотезы. Например, если у вас должен состояться разговор с начальником, то вы заранее можете исследовать возможные сценарии этого разговора, просто прикрыв глаза. Вот такое преимущество получил человек, обладая мозгом с функцией синтеза психических образов! Ни у какого
животного нет ни единого шанса перед человеком, обладающим искусством просматривания возможных вариантов будущего.

Россия 2045 : Как сделать инструмент, который будет создавать внутренний мир?

А.Я.К.: Нет никаких зацепок. Мозг — чрезвычайно сложная вещь, в нем сто миллиардов элементов. Это очень много! Самые мощные процессоры содержат тридцать миллионов переключающих элементов, скоро будет пятьдесят, сто. А в мозге уже сейчас сто миллиардов! Кстати, когда мы говорим о ста миллиардах нервных клеток, это тоже неправильно, потому что операционной единицей мозга является не нейрон, не отдельная клетка. У каждой клетки есть 5-10 тысяч контактов с остальными клетками. У каждого контакта — 15-20 вариантов состояния. Умножьте сто миллиардов на сто тысяч контактов, к тому же каждый контакт имеет столько же степеней свободы, — и вы получите число, которое больше количества атомов во Вселенной! Такова комбинаторика состояний мозга!
Да, компьютеры стали сложными и будут еще гораздо сложнее и мощнее. Но они всегда будут работать только по тем правилам, которые изобрели его создатели. И как бы ни изощрялись фантасты, описывая, как компьютеры начнут что-нибудь затевать против людей, этого не произойдет просто потому, что для этого компьютеры должны получить свой внутренний мир, иметь желания, чувства, цели, т.е. все то, что человек достигает в ходе своего индивидуального развития, будучи социальным существом.

Россия 2045 : Неужели психология и нейрофизиология не имеют никаких идей по созданию искусственного мозга?

А.Я.К.: И та и другая наука имеет более чем достаточно идей, однако каждая исследует свое. Нейрофизиологи изучают, как кодируется информация, как передаются нервные импульсы, как они доходят до синапсов (синапс — место контакта между двумя нервными клетками. — Прим.ред. ). Но нейрофизиология не может изучать, как рождается образ, потому что образ — это нематериальная сущность. Как его изучать? Только спрашивая человека: «Ну как, родился образ или нет? Если да, какой он, как выглядит?». Это не для нейрофизиологов. Есть психологи. Вот их задача — работать с образами. Они изучают закономерности существования образов! Восприятие, память, мышление, другие операции с образами — всем этим занимаются психологи, но и они отвлекаются от того, как именно эти образы возникают в мозгу. Как из нейромедиаторов и нервных импульсов рождается образ? Здесь разрыв. В принципе, это сфера психофизиологии — пограничной между нейрофизиологией и психологией науки. Однако и психофизиологи еще очень далеки от понимания механизма порождения психических образов и того, как эти образы влияют на реальное поведение человека. Действительно, каков конкретный механизм влияния мелодии на поведение человека? Влияние не звука, а именно мелодии! В чем трудность? В том, что мелодия нематериальна. Мелодия — это и есть психический образ.

Россия 2045 : Таким образом, двигаясь вместе с эволюцией в сторону увеличения степеней свободы нашего тела, мы будем вынуждены сохранить мозг в неизменном виде?

А.Я.К.: Это философская проблема. Высокая сложность мозга нужна для того, чтобы создать полноценную модель внешнего мира. В этом смысле мы уже много тысяч лет имеем совершенный мозг. Другое дело, мозг может обладать гораздо большей сложностью и большими возможностями, чем те, которые предоставляет ему само тело человека: только пять органов чувств, только два глаза, две руки, две ноги и т.д. Ведь человек фактически ускользнул от дальнейшей эволюции тела, как только показал, что выиграть можно за счет ума. Кто знает, быть может, если расширить возможности тела, например, придать ему пару искусственных манипуляторов в добавление к имеющимся рукам, то у мозга найдутся возможности овладеть всем этим хозяйством?

Россия 2045 : Когда мы создадим искусственное тело, мозг все равно придется тащить с собой?

А.Я.К.: Мозг нужно будет сохранять до последнего. Но дело в том, что мозг обладает такими свойствами, которые позволяют ему жить гораздо дольше, чем остальное тело. Мозг — это единственный орган, клетки которого не возникают заново, в отличие от клеток печени, крови, мышц. Почему так происходит? Мозг — это информационная машина, между клетками мозга есть опыт связей. Весь внутренний мир держится на этой нейронной сети! Что будет, если часть клеток умрет, а на их место придут новые? Они же начнут все портить, новые связи какие-то устанавливать.

Россия 2045 : А комбинацию «человеческий мозг + искусственное тело» вы считаете перспективной идеей?

А.Я.К.: Если создать хорошие системы обеспечения жизнедеятельности нервных клеток, то мозг сможет прожить, наверное, как минимум двести лет. На сто лет продлить жизнь мозга — это принципиально новая перспектива для личности! Человек будет понимать, что он живет, впитывает знания, и их не закопают в землю. Это будет кладезь, который будет долго расти и накапливать мудрость. Представьте, сейчас студентам преподавал бы человек, который родился двести лет назад!
Люди не успевают себя реализовать. Мозг фактически умирает молодым. Склероз — это проблемы сосудов, а не нервных клеток. Прошло шестьдесят лет, человек умер, а следующий снова начинает с нуля. Он, конечно, будет читать книги, но собственного-то опыта нет!

Россия 2045 : Т.е. мы говорим о мозге как об органе, который можно было бы пересаживать?

А.Я.К.: Не пересаживать, а создать условия для обеспечения жизнедеятельности мозга. Поместить ли мозг в какую-то колбу или в искусственное тело — это уже дело техники.

Россия 2045 : А если мозг посадить в колбу, создать нейроинтерфейс, то у него может быть и несколько тел для разных случаев.

А.Я.К.: Интерфейс «мозг — компьютер», или нейроинтерфейс, — это интерпретатор формулируемых мозгом намерений, транслирующий их в команды для внешних исполнительных устройств. В принципе, с помощью нейроинтерфейса можно придать мозгу периферийные устройства, манипуляторы, сенсоры, систему передвижения и т.д. Тогда мозг сможет «передвигаться», путешествовать. Да, некоторые вещи будут ему недоступны. Но ведь восьмидесятилетние люди не печалятся, что не все им доступно чисто физически, главное — они могут полноценно использовать свой интеллект. До достижения старости люди будут жить так, как привыкли, а потом их мозг можно будет перенести в некое искусственное тело и дать им возможность прожить еще 100-200 лет. Проблема смерти по-прежнему будет существовать, мозг — это биологический материал, 200 лет — это много, но далеко не вечность.
К тому времени, когда станет возможным поддержание жизни мозга в искусственной среде, биотехнологические роботы достигнут совершенства формы и будут выглядеть как вполне приличное человеческое тело. «Конечности» такого робота будут снабжены чувствительными датчиками, и таким образом мозг будут «чувствовать» свое искусственное тело. Причем будущее — не за металлической механикой, а за материалами, которые меняют свою жесткость в зависимости от того, какие импульсы туда посланы. Если говорить о настоящем, то первоочередной задачей мне видится создание искусственной кисти, и это близкая перспектива.

Россия 2045 : А расскажите, пожалуйста, о нейроинтерфейсах! Какие есть успехи, новые направления исследований?

А.Я.К.: Сама идея нейроинтерфейса действительно не нова. Было выяснено, что человек может научиться управлять электрическими потенциалами мозга. Оставалось только разработать методы расшифровки этих потенциалов и превращения их в команды, например, для компьютера. Лет 15 назад появились первые идеи и реализация. Были большие надежды на то, что человек научится хорошо управляться с нейроинтерфейсами. Однако пока они оставляют желать лучшего.
У нас в лаборатории работает одна из самых скоростных в мире нейроинтерфейсных буквопечаталок, однако это все-таки всего 12-15 букв в минуту — это очень медленно. Правда, если нейроинтерфейсы использовать в медицине, то это будет инструментом, например, для людей с поражением двигательной системы: они смогут набирать текст в буквальном смысле «силой мысли». Таким же образом нейроинтерфейс можно приспособить для управления инвалидной коляской.
Вторая область исследований — создание нового мозга. Можно в чашке Петри выращивать культуры нервных тканей и следить за их электрической активностью. Проблема заключается в том, что выращенные таким образом клетки представляют собой просто биомассу, у которой нет никакой жизненной задачи. Давайте дадим им смысл жизни! Будем регистрировать у клеток электрическую активность и использовать ее в качестве сигнала для управления внешним устройством, например источником питательного раствора. Тогда эта биомасса увидит в своей деятельности какой-то смысл, станет учиться добывать больше пищи и т.д. Сейчас этим занимаются ученые в Нижнем Новгороде под руководством профессора Виктора Борисовича Казанцева.

Россия 2045 : Насколько реально создать искусственное тело по типу того, как это показано в фильме «Суррогаты»? Если да, то в какие сроки это можно сделать? Какие уже существуют технологии, кто занимается подобными разработками?

А.Я.К.: Если не задаваться задачей постепенной замены «неисправных» органов человека и остановиться только на создании мобильного робота с нейроинтерфейсом для управления от мозга человека, то при соответствующей поддержке этот проект можно реализовать в ближайшие пять лет. Уже в настоящее время в России и в других странах существуют десятки научных лабораторий, которые в той или иной степени занимаются этой проблемой.

Россия 2045 : Если бы удалось создать центр, в котором специалисты из разных областей науки работают над созданием искусственного тела и нейроинтерфейсов, как он должен быть организован?

А.Я.К.: На мой взгляд, это может быть центр исследований и инноваций, существующий преимущественно на частные деньги. В этом центре должно быть три уровня проектов. Первый уровень — для проектов, которые требуют не более двух-трех лет научной разработки, с последующей их коммерциализацией, например в области медицины, индустрии игр и т.д. Второй уровень — фундаментальные задачи, разработка новых принципов построения искусственных органов человека, систем жизнеобеспечения мозга, нейроинтерфейсов, с расчетом на более дальнюю перспективу: 5-10 лет. Третий уровень — уровень футуристических задач, например разработка принципиально новых, соперничающих с эволюционно проверенными, технологий для обеспечения жизнедеятельности организма, создание сетевых нейроинтерфейсов и др.

Россия 2045 : Вы считаете это принципиально возможным?

А.Я.К.: Это станет принципиально возможным, когда общество всерьез задумается о необходимости продления не столько жизни человека как таковой, сколько существования его личности.

Александр Яковлевич
Каплан Доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

«К тому времени, когда мозг можно будет перенести в искусственное тело, роботы достигнут совершенства формы и будут выглядеть, как вполне приличное человеческое тело...»

/ мнения экспертов и членов инициативной группы

Дмитрий Владимирович
Галкин

«Искусство – уникальный ресурс для фабрики инноваций. Только в искусстве креативная мощь так тесно связана с порождением смыслов и гуманизацией технологий...»

Сергей Николаевич
Ениколопов

Руководитель Отдела медицинской психологии (Научный Центр Психического Здоровья РАМН), действительный член Академии медико-технических наук РФ

«Разговоры о том, что технологически мы можем достичь бессмертия, во всяком случае, фантастического удлинения жизни, ведут к пересмотру огромного пласта наших собственных убеждений».

Хироси
Исигуро

Доцент кафедры информационных технологий Киотского университета и профессор Университета Осаки (Osaka University), двадцать восьмой гений из списка «Сто гениев современности», создатель антропоморфного робота «Геминоид» HI-1 (Geminoid)

«...Однажды мы сможем добиться появления аватаров и воспроизведем функции человеческого мозга внутри этого робота. И тогда люди смогут устремиться к бессмертию...»

Лев Александрович
Станкевич

Доцент, кандидат технических наук, профессор кафедры САиУ

Первый этап решения проблем бессмертия человека имеет своей главной целью создание нейроуправляемого аватара – гуманоидного робота с человекоподобным скелетом, набором технических мышц и сенсоров.

Виталий Львович
Дунин-Барковский

Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий отделом нейроинформатики Центра оптико-нейронных технологий НИИСИ РАН

«Для создания искусственного тела нужен хороший мозг, интеллект. А он может быть и искусственным. Воссоздание органов - очень сложная и ресурсоемкая задача. При работе над искусственным интеллектом затраты минимальны, а результаты колоссальны...»

23 мая 2011 в 20:10

Интервью с доктором биологических наук, профессором А.Я. Капланом

• Чулан

В связи с огромным интересом русскоязычного it-сообщества к такой теме как нейро-компьютерные интерфейсы и к практическим исследованиям в данной области редакция журнала ПРОграммист взяла интервью у доктора биологических наук, профессора А.Я. Каплана.

Психофизиолог, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов (ННКИ)
биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова,
Александр Яковлевич Каплан

Редакция : Здравствуйте, Александр Яковлевич. Для начала, расскажите немного о себе, кто вы, откуда, семья, дети?
Александр : Все как у всех, и семья и дети. Место работы: со студенческих времен и до настоящего времени одно и то же – кафедра физиологии человека, биологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова.

Редакция : Почему вы связали свою деятельность с наукой?
Александр : Так получилось. Начал с раскручивания будильника, затем компаса… так и пошло, теперь, вот, мозг человека.

Редакция : Когда появились первые подобные интерфейсы?
Александр : Первые попытки начались в 80-х годах прошлого века в Германии, чтобы помочь полностью парализованным людям управлять инвалидным креслом и общаться. Такие люди замкнуты внутри себя и не имеют возможности контактировать с миром, их живой мозг лишен выходов наружу. Сначала их научили двигать курсором на мониторе компьютера и отвечать «да» или «нет». Затем был найден способ, позволяющий писать: когда на мониторе появляется задуманная пациентом буква, на ЭЭГ возникает более четкий пик. Но здесь возникает проблема скорости «письма». И мы тоже работаем над ней.

Редакция : Как появился проект, чьи идеи явились основополагающими?
Александр : Если вы говорите о проекте интерфейса мозг-компьютер ИМК, то это было естественным продолжением наших разработок по расшифровке ЭЭГ. Захотелось проверить, насколько мы понимаем природу тех электрических отголосков активности мозга, которые можно зарегистрировать непосредственно с кожной поверхности головы. Ключевой вопрос: сможет ли человек управлять харакреристиками ЭЭГ, какими именно и насколько оперативно. Вот мы поначалу и связали напрямую изменение этих характеристик с RGB движком компьютерного монитора. Испытуемых не информировали об этих тонкостях исследования. Оказалось, эта техническая оснастка позволила мозгу подбирать себе предпочитаемый цвет буквально «силой мысли» и без сведения самого владельца мозга. С опубликования статьи на эту тему в International Journal of Neuroscience в 2005 году все и началось. Потом пошли, машинки, буквопечаталки, пазлы, браузеры и теперь беремся за проект управляемого мыслью манипулятора, компьютерные игры.

Редакция : Кто еще работает над ИМК-проектами?
Александр : За рубежом уже лет 15 работают десятки лабораторий. В последние годы в России появилось несколько коллективов стартовавших с проектами ИМК.

Проф. А.Я.Каплан проводит очередное тестирование интерфейса мозг-компьютер, управляя игрушечной машинкой. Изменения ЭЭГ, связанные с мысленными командами, интерпретируются портативным компьютером и передаются на машинку.

Редакция : Источники финансирования проекта ИМК?
Александр : Из наиболее известных: Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ и Фонд содействия развитию малых форм предприятий Фонд Бортника).

Редакция : Иностранные коллеги ведь наверняка интересуются? Ваши работы засекречены?
Александр : Наши работы идут в русле мирового тренда гражданских исследований в этой области, предусматривающего свободный обмен информацией через научные журналы и конференции. Ничего секретного в наших работах нет. Правда, стараемся оформлять патенты.

Редакция : Наши военные проявляют интерес к ИМК?
Александр : Мне это не очень известно, хотя, несомненно, и в этой области и в сфере предупреждения антисоциальной и антитеррористической деятельности также можно было бы реализовать потентциал технологий ИМК, которые по своей природе работают с проявляющимися на уровне ЭЭГ намерениями человека.

Редакция : Датчики для ИМК отечественного производства?
Александр : «Датчики для ИМК» – это целый тракт: от электродов до транслятора команды для исполнительных устройств. Конечно, электронные элементы заграничные, самые современные, даже пробники использовали, но схемы их соединения и все алгоримы, программы, естественно, наши. Поэтому «Датчики для ИМК», очевидно, отечественного производства. А вот, если их коммерциализировать, то, получается, что наши действующие макеты надо отдавать «на переделку» куда-нибудь в Китай…

Редакция : У вас есть публикации? Где если не секрет?
Александр : Это не может быть секретом. Публикации – это фактически единственная отчетная документация ученого! Конечно, у нас есть публикации в ведущих отечественных научных изданиях, и в зарубежных журналах соответствующего профиля. Посмотрите на нашем сайте
brain.bio.msu.ru там все выложено для начинающих коллег и для профессионалов.

Редакция : Какими еще проектами вы заняты?
Александр : Помимо нескольких проектов с ИМК, продолжаем заниматься изучением базовых механизмов мозга, природой некоторых его патологий, пытаемся продвинуть наши знания о мозге в создании интернетовских социальных сетей нового поколения.

Редакция : Что из литературы, порекомендуете начинающим физикам-биоинженерам?
Александр : Прибрам К. Языки мозга, Вулдридж Д. Механизмы мозга, Г.Уолтер Живой мозг, D.J. DiLorenzo Neuroengineering, T.W. Berger еt al. Brain-Computer Interfaces: An international assessment of research and development trends.

Редакция : Что в современном институте отечественной науки вы бы изменили, доработали?
Александр : Обязательное международное рецензирование заявок на научные проекты.
Обратил бы внимание на необходимость не только накачивания науки деньгами и строительства новых институтов, но на создание оптимальной инфраструктуры науки, чтобы деньги и институты работали в правильном месте, в нужное время и были обеспечены информационной поддержкой.

Редакция : Как помогает знание информационных технологий в научной деятельности?
Александр : В настоящее время – это 75% успеха.

Редакция : Расскажите о ваших увлечениях?
Александр : Люблю путешествовать по миру и… заниматься наукой.

Редакция : Каковы ваши планы на будущее?
Александр : Все больше времени отдавать собственным интересам, и все меньше – заказным работам… Но, заказные работы, обеспечивают эти самые собственные интересы – наверное, возьмусь за проект управлемого от ЭЭГ протеза кисти… и еще – за управляемые от ЭЭГ компьютерные игры.

Надеюсь данный материал был вам интересен и, может быть, будет толчком к изучению нейрофизиологии и НКИ.

Слово психофизиологу, заведующему лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов на биологическом факультете МГУ, доктору биологических наук, профессору Александру Каплану .

Человек не справляется

Андрей Володин, «АиФ. Здоровье»: —  Александр Яковлевич, в своей книге «Тайны мозга» вы утверждаете, что будущее — за симбиозом мозга и компьютера. Почему?

Александр Каплан : —  Потому что мир, в котором мы сейчас обитаем, постепенно становится цифровым. Скорости и объёмы информационных потоков растут в геометрической прогрессии. Человеческий интеллект уже не выдерживает таких нагрузок. В последнее время сущест-венно выросло количество невротических и психиатрических заболеваний. Это говорит о том, что мозг не справляется со своей работой в новых условиях. И тут человеку нужно принимать решения. Одно из них — объединить мозг с искусственным интеллектом.

—  Тогда мы превратимся в роботов?

— Мы останемся обычными людьми, только будем обеспечены не настольными компьютерами, как сейчас, а устройствами прямой связи между мозгом и компьютером. Эта связь будет построена на расшифровке электрической активности мозга, регистрируемой с кожной поверхности головы. Расшифровка электроэнцефалограммы уже сейчас позволяет, к примеру, разгадать намерение человека и активировать ту или иную иконку на экране компьютера. Соответствующая команда исполняется без каких-либо движений и речи одним мысленным усилием. И это всё без каких-либо проблем для человека — гарнитуру мозг — компьютерная связь можно будет в любой момент снять с головы, как наушники. Простейшие системы интерфейсов мозг —компьютер уже находят применение в клиниках, где помогают пациентам с тяжёлыми поражениями речи и движений.

Восстание машин отменяется

—  А не получится ли так, что компьютерная сеть, подключённая к мозгу, поработит человека?

— Современные электронные вычислительные средства обладают двумя решающими преимуществами: практически необозримой памятью и быстродействием, несоизмеримым со скоростью мышления человека. А значит, задачи, требующие таких возможностей, можно поручать искусственному интеллекту. Например, если нужно сделать множество вычислительных операций, мозг мог бы напрямую обратиться к ячейкам памяти компьютера. И тогда творческая сила человека объединилась бы с гигант-ской памятью и скоростью электронных систем. Вдвоём они станут сильнее — но сильнее в пользу человека.

Это технологически достижимо. И это решает вопрос, кто кого победит в битве мозг — компьютер, потому что в этом случае человек будет эксплуатировать систему искусственного интеллекта ради себя — будто третье полушарие. Не может же одно полушарие разрушать другое внутри мозга.

Помимо попыток связать человеческий мозг с компьютерными системами сейчас активно ведутся и другие разработки. Роботы становятся всё более совершенными, некоторые из них управляют сложными механизмами и даже программируют сами себя. Не опасно ли это?

—  Опасность того, что искусственный интеллект может невзначай нанести вред человечеству, существует. Поэтому нужно очень внимательно подходить к написанию программ для управления атомными станциями, большими энергетическими и транспортными комплексами, системами обеспечения жизни человека. Автоматика там может просто ошибиться, не исключён и катастрофический сбой системы. Но, повторюсь, это всего лишь ошибки программистов, а не какие-то козни злобных роботов.

Искусственный интеллект, конечно, может содержать модули, которые сами себя корректируют, но они тоже заложены людьми. Трудно представить, как в этой схеме начнёт программироваться задача, изначально враждебная человечеству.

Ненаучная фантастика

—  Когда искусственный интеллект обзаведётся сознанием?

—  Считалось, что он будет хозяйничать на планете уже в середине ХХ века, но ничего подобного не случилось. Возможно, это произойдёт сто лет спустя — в середине нынешнего века. Но это идеи не учёных, а футурологов.

—  Значит ли это, что нам придётся иметь дело с электронной «личностью»?

—  Мы слишком очеловечиваем «разумных» роботов?

—  Робот — это всего лишь проигрыватель для программного кода. Если под разумными роботами понимать программы с внутренним опытом, то сходство поведения робота и человека, конечно, есть. Однако предположения о том, что такие роботы в недалёком будущем будут обладать комплексом человеческих или хотя бы животных эмоций, сегодня лишены основания. И возникновение популяции разумных машин — пока что слишком ненаучная фантастика.

1. История развития

Устройства в области нейрокибернетики, моделировавшие человеческий глаз, были разработаны в США в конце 1950-х гг.

2. Первый робот

Самый первый андроид с пультом управления и ростом 2,5 м появился на свет в 1957 г. в Италии. Весил робот около тонны.

3. Уникальное свойство

Мозг обладает свойством пластичности. Если поражён один из его отделов, другие отделы могут компенсировать его функцию.

Начало: 14.10.2010 | Окончание: 20.11.2010

Каплан Александр Яковлевич

Александр Яковлевич Каплан - зав. лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова, доктор биологических наук, профессор, Лауреат Государственной премии правительства РФ.

Один из главных научных интересов Александра Каплана - это разработка технологии НЕЙРОКОММУНИКАТОРОВ, которая открывает перспективы прямой коммуникации на линии: мозг-компьютер.

Более 50 лет назад было открыто, что человек способен менять характеристики биотоков собственного мозга, т.е. электроэнцефалограммы (ЭЭГ). На этом явлении и основан принцип работы нейрокоммуникаторов. Произвольные изменения биотоков мозга можно использовать как бинарный код в прямой коммуникации между мозгом и исполнительными устройствами во внешней среде.

Такая технология называется технологией интерфейсов мозг-компьютер (ИМК) или по-английски - Brain-Computer Interface (BCI). Подобные технологии можно применять в медицине для инвалидов с тяжелыми расстройствами мышечной системы, а также для реабилитации последствий мозговых поражений. Можно сказать, что с появлением ИМК мысль может напрямую руководить курсором компьютера, управлять клавиатурой, моторчиками и приводами, двигать предметы на любом расстоянии, доступном радиосигналу от передатчика, соединенного с ИМК.

В настоящее время лаборатория А.Каплана уже известна своими новаторскими разработками в области ИМК, в частности, разработкой алгоритмов для неосознанного управления RGB-драйвером монитора, новыми алгоритмами надежной "мыслеуправляемой" буквопечати, первыми компьютерными играми на основе ИМК и др.

Подробнее с исследованиями, проводимыми под руководством Александра Каплана можно ознакомиться на сайте Группы изучения мозга человека http://brain.bio.msu.ru/bci_r.htm

Вопросы и ответы:

Вопрос:

Евгений
Здравствуйте! В одном из рассказов С. Лема приводится следующая ситуация: некий ученый создал несколько искусственных "мозгов", объединил их в сеть, задал им при помощи своего интерфейса начальные условия их мира, в общем, взял на себя роль творца. Как он утверждал, искусственные разумы при должном развитии технологии никоим образом не смогут понять, кем на самом деле они являются: все события их мира, все воздействия окружающей среды задаются компьютером. Такой вот солипсизм. Возможно, не совсем по теме, но вопрос следующий: возможно ли в отдаленном будущем такая ситуация для реального человеческого разума? Только представьте себе - после смерти тела мозг сможет жить самостоятельно в своем собственном мире! Вам не кажется, что развитие вашей технологии сможет привести к созданию киборгов?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

В одном из своих философских эссе десятилетней давности Станислав Лем сделал существенное раграничение между своими понятиями интеллекта и разума: "... ИНТЕЛЛЕКТ мне кажется более БЕЗЛИЧНЫМ, то есть лишенным признаков индивидуальности, чем РАЗУМ". Понятно, что никакими компьютерными симуляциями невозможно подменить индивидуальный мир личности, который развивается с первых дней жизни человека так же последовательно и поэтапно, как и его тело. Поэтому, как бы ни были похожи на правду картины симулированной компьютером реальности, какими бы инструментальными средствами не оснастился бы мозг человека, включая всякого рода нейроинтерфейсы, - он до последних минут своей жизни будет нести в себе индивидуальный мир конкретного человека и проявлять себя личностью.
Интерфейсы мозг-компьютер станут в будущем не более чем компьютерными мышками и джойстиками, уменьшившимися до размеров ушных клипс. Мозг получит возможность более оперативной и комфортной коммуникации с внешними информационными средами: компьютерами, информационными потоками, мобильными роботами, киборгами, если хотите. Да, в будущем личность человека сможет достаточно полноценно проявлять себя во внешнем мире до тех пор, пока будет жить его мозг. Но "захочет" ли такую жизнь без тела личность? Это уже другая тема...

Вопрос:

ТЛД
Александр Яковлевич, Вы пишите - "...ИМК ни в коем случае не могут обогатить внутренний мир человека, они будут лишь одним из его инструментов для овладения внешним миром и для саморегуляции"... На мой вопрос вы ответили косвенно - "для саморегуляции" - значит ли это, что ИМК будет и инструментом для управления собственными эмоциями? И если да, то кому же понравятся "механические", "заданные" эмоции другого человека?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Я понимаю ваш негативизм в отношении технологий искусственного "подрегулирования" организма, его эмоций, мотивов... Однако, ИМК не относятся к таким технологиям. ИМК - это как велосипед: хочешь, можешь прокатиться, а хочешь - можешь пешком пройтись. ИМК - это еще один из целого ряда высокотехнологичных инструментов человека, которые помогают ему адаптироваться к условиям индустриально развитого общества. Естественная эволюция человека не могла предусмотреть в его "конструкции" столь стремительного в последние 50-100 лет техногенного развития цивилизации. Потому человеку обязательно нужна искусственная техногенная поддержка. ИМК - один из вариантов такой поддержки. С помощью ИМК человек сможет поиграть "мозговыми извилинами" не хуже, чем мышцами в тренажерном зале.

Вопрос:

Илья
Требуются ли для достижения Ваших целей качественные изменения в требованиях, которые на сегодняшний день предъявляются к компьютерам: новые языки программирования? новые парадигмы вычислений? новые макро-\микро- архитектуры и т.п.?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Если говорить об имеющихся в мире технологиях в электронике, программировании и вычислительной математике, то всего этого достаточно для продвижения на пути создания совершенных интерфейсов мозг-компьютер в современном их определении. Если же говорить конкретно об исследованиях в этой сфере в России и, конкретно, в нашей лаборатории, то мы остро нуждаемся в разработке и изготовлении специализированных процессоров и чипов для реализации интерфейсов мозг-компьютер наиболее практично и в реальном времени.

Вопрос:

Just a girl
Здравствуйте. Будьте добры, скажите пожалуйста, если в состоянии медитации йоги способны управлять своими биоритмами, значит ли это, что в случае, например, повреждения головного мозга, они способны гораздо быстрее и успешнее освоить и использовать ИМК чем те, кто никогда не имел дело с медитацией?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Способности - это генетически заданная или приобретенная в ходе жизни предрасположенность человека к занятию тем или иным делом в широком смысле: от изготовления табуреток до создания научных теорий. Некоторые из этих способностей определяют умение человека прислушиваться к самому себе, к своим физическим и душевным состояниям. Конечно, это умение более развито у людей, которые систематически занимаются медитативной практикой и потому им дано больше возможностей в освоении технологий ИМК. Однако до сих пор не были сделаны соответствующие сравнительные исследования. Мы только приступаем к изучению закономерностей собственно формирования навыков работы человека в контуре ИМК. Мы ожидаем, что использование тренажеров на основе ИМК будет развивать способности человека к владению своим телом, своими душевными состояниями, к владению собой в самом широком смысле.

Вопрос:

ТЛД
Александр Яковлевич, добрый день. "ИМК" - звучит очень даже неплохо, особенно в сочетании с "помощь инвалидам"... "Инновация"... известность... и все вытекающие отсюда последствия. А на самом деле - способность управлять собственной ЭЭГ - зачем? Сделать мозг более пластичным? Способным управлять эмоциями? Richard Davidson взялся сделать людей более счастливыми (правда с помощью медитаций) - и что - разве сделал? Разве можно сделать человека счастливым искусственным путем? Изменяя биотоки собственного мозга, можно ли управлять собственными эмоциями? Желаниями? Можно ли научиться "приказывать" себе любить или ненавидеть? Радоваться или огорчаться? И не превратится ли в будущем такой человек в бездушное существо? По сути своей - в робота? И не является ли это элементарной деградацией личности, а заодно и общества? Спасибо.

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Вы совершенно правильно подметили основную нашу надежду в деле создания совершенных ИМК для здоровых людей: дать им настоящие тренажеры для различных механизмов мозга. То, с чем мы уже давно свыклись в отношении тренировки тела - бодифитнес, теперь приходит к нам в дом и в отношении тренировки мозга - брэинфитнес.

Представьте, обнаружилась некоторая недостаточность в работе лобных долей коры головного мозга - согласно современной нейропсихологии это приведет к нарушению волевого контроля, к дефициту внимания, к гиперактивности. Чтобы избежать таких последствий, попробуем замкнуть электрическую активность этих областей мозга на игровой тренинг - получим приятный тренажер активности ослабленных механизмов мозга. В более широком смысле - это тренинг владения собой. Я немного фантазирую сейчас, так как исследователи только подходят к разработке собственно пользовательских ИМК, но указываю на совершенно определенное направление уже начатых работ в области ИМК.

Что же касается вопроса о том, сделают ли ИМК человека более счастливым, то мой ответ: не сделают. Счастливым человека делает только то, что у него в голове, а не снаружи. ИМК ни в коем случае не могут обогатить внутренний мир человека, они будут лишь одним из его инструментов для овладения внешним миром и для саморегуляции.

Вопрос:

victory
Александр Яковлевич, сейчас технологии ИМК пока способны осваивать уровень понимания нейрофизиологической сущности процесса. Но завтра возможности науки и техники будут способны влиять и даже управлять психической деятельностью в системе компьютер-мозг. Вы согласны?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Технологии ИМК по определению предназначены для передачи мысленных команд напрямую от мозга к внешним приемным или исполнительным устройствам без посредства мышц. Эти технологии уже потребовали и еще потребуют значительного развития сопутствующих нейрофизиологических и когнитивных исследований. Принципиально здесь то, что, несмотря на участие в этой технологии методики регистрации биотоков мозга, здесь нет речи о чтении мыслей. Здесь ближе аналогия угадывания хорошим мастером состояния двигателя по его шуму.

Что же касается техногенного управления психической деятельностью человека, то это совсем другая область, в которой уже давно и в наибольшей степени преуспели как мультимедийные средства передачи и представления информации, так и индивидуальные техники управления и лечения словом. Важно отметить, что согласно современным теоретическим представлениям и экспериментальным данным науки о мозге человека, - даже в отдаленном будущем к мозгу не удастся подключиться никакими информационными кабелями для управления психикой.

Вопрос:

Макрофаг

Уважаемый Александр Яковлевич.
"Квазистационарные состояния мозга",это то же самое,что и "гибкие звенья" описанные Н.П. Бехтеревой,которая мечтала о "технической телепатии - "(считывание мыслительных процессов) и в поисках мозговых коррелятов психических проявлений потратила много времени и безуспешно.
Т.е специализация нейронов это не только пусковые триггеры (открытые русскими и успешно развитые американцами. Нейроны - триггеры - командные нейроны, только запускающие двигательную программу, но не участвующие в ее дальнейшем осуществлении.)

Сегодня активность мозга и соответственно двигательным программам - соотношение активности мотонейронов, возникает в одном участке мозга, завтра это будет совсем другой участок фиксируемый ЭЭГ Интерфейс - оборудование будет требовать постоянной перенастройки. Каким образом Вы будете пытаться уловить - неуловимое? Постоянная,громоздкая перенастройка - это очень много времени и соответственно - затрат.
Желаю успехов. :)

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Я не берусь трактовать, что же такое "гибкие звенья" по Н.П.Бехтеревой. Что же касается наших представлений о существовании метастабильных состояний нейронных систем, то они основаны на сугубо экспериментальных фактах о том, что электроэнцефалограмма человека выглядит как совокупность квазистационарных участков, разделенных кратковременными переходными периодами между ними. "Выглядит", это значит, что суровая статистика (а было на этот сет много чего сделано совместно с математиками) подтверждает такое строение ЭЭГ. Если существуют периоды квазистационарности ЭЭГ, значит, мы не можем отказать себе в гипотезе о существовании квазистабильных состояний соответствующих нейронных систем. Только и всего, ни о каких коррелятах психической деятельности в этом случае мы не пишем. Подробнее посмотрите, пожалуйста в моих обзорах, и в статьях, полнотекстовых версии которых выложены на нашем сайте.

В наших статьях также не написано, каким образом настраивается интерфейс на индивидуальные особенности ЭЭГ, т.е. находятся коэффициенты классификатора ЭЭГ. Если коротко, то это делается всего за 2-4 минуты, и в дальнейшем не требует перестройки в течение многих месяцев, так как полученные коэффициенты существенно не могут измениться в пределах одного возрастного периода. Как видите, мы поймали вполне "уловимое". Кстати, не мы первые, и не мы последние - подобные технологии ИМК сейчас достаточно известны, дело лишь за тонкостями понимания нейрофизиологической сущности процесса и элегантностью алгоритмов.

Вопрос:

Kompshmarik Виктор
В инвалидах на голову у человечества недостатка нет... а я один из и очень хотелось,чтобы у каждого индивида была возможность управлять машинной памятью в тысячи тэрабайт, как своей собственной. К сожалению, последствия реализации могут оказатся не такими радужными, как мне бы того хотелось, но перспективы... Надеюсь ваши работы рано или поздно приведут к этому.

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Спасибо за поддержку. Да, зачастую путь к той самой заветной цели, которую ощущаешь уже сегодня, оказывается далеко не близким. И результаты работы могут поначалу разочаровывать. Технология интерфейсов мозг-компьютер потребует еще много работы. Но отдадимся на милость восточной мудрости о том, что человек не может выдумать то, что рано или поздно не сможет сделать.

Вопрос:

Дмитрий В.
Здравствуйте, Александр Яковлевич. В чем сложность работы над ИМК, какие трудности стоят перед лабораторией?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Некоторое время назад основная сложность в работе по тематике интерфейсов мозг-компьютер состояла в недостаточной теоретической и экспериментальной разработанности проблемы. В настоящее время имеющиеся у исследователей и, в частности, в нашей лаборатории теоретические и экспериментальные заделы значительно опережают готовность государственных и частных фондов выделить достаточные средства для проведения финишных опытно-конструкторских работ, например, для создания биомеханического протеза кисти, для перевода значительной части имеющихся компьютерных игр на управление "силой мысли", для создания медицинской систем реабилитации инвалидов, для разработки брэин-фитнесовых систем тренировки памяти, внимания, оперативного мышления и др.

Вопрос:

Денис
Каковы технические характеристики систем, которые используются непосредственно для связи с мозгом? Датчики, быстродействие, процессоры, специализированные платы или напрямую в компьютер? Возможно ли распознавать движения рук, ног? Т.е. типа игровой приставки Kinnekt (но там визуально происходит распознавание) или типа перчаток (но датчики на перчатки, которую необходимо одевать).

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Технология ИМК весьма проста по структуре: а) электродная система, т.е. тем или иным образом закрепляемые на голове электроды для съема биопотенциалов; б)многоканальный усилитель биопотенциалов - наиболее ответственная часть ИМК, так как этот усилитель должен иметь не более 1 мкв от пика до пика по шумам на закороченном входе в полосе до 75 Гц, а также должен иметь высокое входное сопротивление (до 1 гОм) и достаточный коэффициент подавления синфазной помехи (до 120 дБ); в) высокоскоростной аналого-цифровой преобразователь не менее 16 бит и, конечно, г) программное обеспечение, где главным модулем является классификатор паттернов ЭЭГ.

Что касается возможности распознавания движений рук, или, скажем шире, - движений туловища, мимики и других проявлений моторики у человека, то это только вопрос необходимости, сил и средств. Все возможно.