Будущее разума

Доктор Линг задался вопросом, может ли наука найти, чем заменить потерянные конечности. Заручившись финансовой поддержкой Пентагона, он попросил своих сотрудников разработать конкретные рекомендации и предложить варианты решений, которые можно реализовать в течение пяти лет. Его вопрос был встречен очень скептически. Линг вспоминает: «Они решили, что мы сошли с ума. Но безумие в том, что подобные вещи происходят».

Безграничный энтузиазм доктора Линга оказался заразительным, и сотрудники его лаборатории получили поистине впечатляющие результаты. К примеру, программа «Революция в протезировании» профинансировала ученых из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса, которые создали самую совершенную механическую руку на земле, способную выполнять почти все тонкие движения пальцев, кисти и руки в трех измерениях. По размерам, силе и подвижности эта рука полностью соответствует реальной человеческой руке. Она сделана из стали, но, если покрыть ее пластиком телесного цвета, будет почти неотличима от настоящей.

Эта рука была испытана Йен Шерман, у которой в результате генетического заболевания нарушилась связь между мозгом и телом; ее тело полностью парализовано от шеи вниз. Ученые Питсбургского университета разместили электроды непосредственно на поверхности мозга Йен, а затем подсоединили их к компьютеру, а компьютер – к механической руке. Через пять месяцев после операции женщина появилась на национальном телевидении в передаче «60 минут». На глазах всей страны она активно пользовалась своей новой рукой: махала ей, приветствовала ведущего, пожимала ему руку. Она даже ударила его в шутку кулаком, чтобы показать, как много может механическая рука.

Доктор Линг говорит: «Я мечтаю о том, чтобы мы смогли находить такое решение при лечении любых пациентов – после инсульта, с церебральным параличом, пожилых».

Телекинез в вашей жизни

Мозго-машинный интерфейс интересует не только ученых, но и антрепренеров, которые ждут его с нетерпением. Специалистам шоу-бизнеса хотелось бы включить эти блестящие изобретения в свои бизнес-планы на постоянной основе. ММИ уже проник на молодежный рынок в форме видеоигр и игрушек, в которых можно при помощи ЭЭГ-датчиков управлять различными объектами как в виртуальном мире, так и в реальности. Первую такую игрушку – Mindflex – выпустила в 2009 г. фирма NeuroSky; в ней при помощи ЭЭГ-датчиков нужно было крутить вентилятор и двигать шарик над игровым полем. Чем сильнее вы сконцентрируетесь на задаче (разумеется, надев на голову специальную гарнитуру), тем быстрее будут вращаться лопасти вентилятора и тем выше поднимется легкий шарик.

Активно развиваются также видеоигры с мысленным управлением. В связке с NeuroSky работают 1700 разработчиков программного обеспечения, причем многие из них – над усовершенствованием гарнитуры Mindwave Mobile, обошедшейся в $129 млн. В видеоиграх фирмы используется небольшой портативный ЭЭГ-датчик, который крепится на лоб и позволяет мысленно управлять действиями своего персонажа в виртуальной реальности. Двигая свой аватар по экрану, вы можете стрелять из оружия, убегать от врагов, проходить уровни, набирать очки и т. д., как в обычной видеоигре; единственная разница в том, что все это делается «без рук», одной только силой мысли.

«Рождается целая экосистема новых игроков, NeuroSky сейчас в прекрасном положении и может стать чем-то вроде Intel в этой новой индустрии», – считает Алваро Фернандес из маркетинговой фирмы SharpBrain.

Помимо стрельбы из виртуального оружия шлем ЭЭГ способен определить момент, когда ваше внимание начинает ослабевать. NeuroSky уже получает запросы от компаний, обеспокоенных высоким травматизмом работников, которые теряют концентрацию во время работы с опасными механизмами или засыпают за рулем. Технология, о которой идет речь, может спасти немало жизней, вовремя предупредив рабочего или водителя о том, что его внимание рассеивается. В этом случае ЭЭГ-шлем включит тревожный сигнал. (В Японии такой прибор уже завоевал популярность среди посетителей всевозможных клубов. На голове человека датчик ЭЭГ выглядит как забавные кошачьи ушки; если вы внимательны, уши стоят торчком или резко поднимаются, если вас что-то заинтересовало; когда внимание ослабевает, уши опускаются. Получается, что отдыхающие могут выражать романтический интерес друг к другу при помощи мыслей, и вы всегда можете понять, насколько сильное впечатление производите.)

Но самые новаторские, возможно, приложения этой технологии исследует доктор Мигель Николелис из Университета Дьюка. Во время интервью он рассказал, что надеется воспроизвести различные устройства, которые до сих пор можно было найти только в научной фантастике.

Ловкость рук и слияние разумов

Доктор Николелис показал, что мозго-машинный интерфейс можно наладить даже между разными материками. Делает он это так: помещает на «бегущую дорожку» обезьяну, на поверхность мозга которой прикреплен специальный чип, подключенный к Интернету. На другой стороне планеты, в Киото (Япония), сигналы мозга обезьяны используются для управления роботом, который умеет ходить. Гуляя по «бегущей дорожке» в Северной Каролине, обезьяна управляет роботом в Японии, и тот ходит, т. е. выполняет те же самые движения. Воспользовавшись датчиками и предложив обезьяне в качестве вознаграждения печенье, доктор Николелис научил ее управлять гуманоидным роботом по имени CB-1 на другом конце света.

Кроме того, он пытается разрешить одну из главных проблем, связанных с мозго-машинным интерфейсом, – отсутствие чувственной информации. Сегодняшние протезы не дают тактильных ощущений и потому всегда ощущаются как нечто постороннее; из-за отсутствия обратной связи можно при рукопожатии ненароком раздавить кому-нибудь пальцы. Взять искусственной рукой яйцо, не раздавив скорлупу, практически невозможно.

Николелис надеется обойти это препятствие при помощи прямого интерфейса «мозг – мозг». Сообщения должны пересылаться от мозга к механической руке, снабженной датчиками, которые, в свою очередь, посылают информацию обратно, прямо в мозг, минуя мозговой ствол. При помощи такого интерфейса можно было создать механизм четкой и прямой обратной связи, эквивалентный тактильным ощущениям.

Доктор Николелис начал с того, что подсоединил двигательную кору макаки-резуса к механической руке. Эта рука снабжена датчиками, которые посылают сигналы обратно в мозг через электроды, подсоединенные к соматосенсорной коре (именно в ней регистрируются тактильные ощущения). После каждой успешной попытки обезьяны получали награду; чтобы научиться пользоваться этой аппаратурой, им требовалось от четырех до девяти попыток.

Чтобы добиться обратной связи, доктору Николелису пришлось изобрести новый код, который представлял разные в тактильном отношении поверхности (шершавые или гладкие). «Через месяц практики, – сказал он мне, – эта часть мозга осваивает новый код и начинает ассоциировать искусственный код, созданный нами, с различными текстурами. Так что это первая демонстрация того, что мы в состоянии создать сенсорный канал», который будет симулировать тактильные ощущения.

Я заметил, что эта идея очень похожа на голодек из «Звездного пути», при помощи которого вы можете бродить по виртуальному миру и испытывать при этом все ощущения, как если бы этот мир был реален: наткнувшись на виртуальный предмет, вы испытаете боль, как от реального удара. В этой так называемой «гаптической технологии» для имитации тактильных ощущений используются цифровые методы. Николелис ответил: «Да, мне кажется, это первая демонстрация того, что нечто подобное голодеку станет реальностью в ближайшем будущем».

Возможно, голодек будущего станет сочетанием двух технологий. Во-первых, люди в голодеке должны будут носить контактные интернет-линзы, благодаря чему они будут видеть новый виртуальный мир всюду, куда ни посмотрят. Вид в линзах будет меняться в мгновение ока одним нажатием кнопки. А если вы дотронетесь до чего-нибудь в том мире, то сигналы, отправленные в мозг, будут имитировать тактильные ощущения при помощи интерфейса «мозг – машина – мозг». Таким образом, объекты виртуального мира, которые вы увидите в контактных линзах, на ощупь станут достоверно материальными.

Благодаря такому интерфейсу можно реализовать не только гаптическую технологию, но и создать интернет-разум или брейн-нет (мозговую сеть) с прямым контактом мозг – мозг. В 2013 г. доктор Николелис сумел получить еще один эффект, показанный в «Звездном пути», – слияние двух разумов. Для начала он стал работать с двумя группами крыс, одна из которых находилась в Университете Дьюка, а другая – в Натале (Бразилия). Крысы первой группы научились нажимать на рычаг при виде красной лампочки. Крысы второй группы делали то же самое в ответ на сигнал, получаемый мозгом напрямую через имплант. Вознаграждением служил глоток воды. Затем доктор Николелис при помощи тонких проволочек подключил мозг крыс к Интернету и соединил двигательные отделы коры крыс первой и второй групп.

Когда крысы первой группы увидели красный свет, сигнал от их мозга был передан по Интернету в Бразилию крысам второй группы, которые в результате нажали на рычаг. Семь раз из десяти вторая группа крыс правильно отзывалась на сигналы, посланные крысами первой группы. Так впервые ученым удалось продемонстрировать, что сигналы могут быть переданы от мозга к мозгу и, кроме того, правильно поняты. Конечно, еще очень далеко до подлинного слияния разумов, описанного в фантастике, где два разума буквально сливаются в один, – решение еще очень примитивно, а размеры образцов малы. Тем не менее принципиальную возможность существования брейн-нета можно считать доказанной.

В 2013 г. был сделан следующий важный шаг: вместо исследований на животных была продемонстрирована первая прямая связь «мозг – мозг» между людьми, когда один человеческий мозг переслал по Интернету сообщение другому человеческому мозгу.

Это знаковое событие произошло в Университете Вашингтона, где один ученый послал мозговой сигнал (пошевелить правой рукой) по Интернету другому ученому. Первый из них был в ЭЭГ-шлеме и играл в видеоигру, где для выстрела из пушки требовалось мысленно двигать правой рукой; при этом он тщательно следил, чтобы на деле его рука была неподвижна.

Сигнал от ЭЭГ-шлема пересылался по Интернету другому ученому, сидевшему в это время в транскраниальном магнитном шлеме, размещенном точно над той частью мозга, которая управляет движением правой руки. При получении сигнала шлем посылал в мозг магнитный импульс, вызывавший непроизвольное движение правой руки. Рука двигалась сама по себе, без команды владельца. Таким образом, один человеческий мозг дистанционно подавал команды другому и контролировал движение тела.

Это достижение открывает перед нами широкие возможности: к примеру, таким образом можно обмениваться через Интернет невербальными сообщениями. Не исключено, что когда-нибудь вы сможете разослать свои ощущения, полученные на танцевальном вечере, во время прыжка с парашютом или пребывания на яхте в штормящем море всем приятелям, электронные адреса которых можно найти в вашей записной книжке. По связи «мозг – мозг» можно будет передавать не только мышечные реакции, но и чувства и эмоции.

Николелис предвидит, что наступит день, когда люди по всему миру смогут беседовать в социальных сетях без помощи клавиатуры или мышки, а напрямую силой мысли. Вместо того чтобы писать друг другу по электронной почте, люди при помощи брейн-нета смогут телепатически в реальном времени обмениваться мыслями, эмоциями и идеями. Сегодня телефонный звонок доносит до нас только слова и тон разговора, ничего больше. Видеоконференция в этом отношении чуть лучше, поскольку можно читать еще язык тела твоих собеседников. Но брейн-нет позволит достичь абсолютной коммуникации; с его помощью можно будет поделиться с собеседником всей совокупностью ментальной информации, включая эмоции, нюансы и сомнения. Люди получат возможность делиться друг с другом самыми интимными, самыми личными мыслями и чувствами.

Игры с полным погружением

Возможно, разработка брейн-нета окажет влияние и на многомиллиардную индустрию развлечений. Технология записи звука на пленку в дополнение к свету была отработана еще в 1920-е гг. Результатом стала серьезная трансформация индустрии развлечений: кино перешло от немого к звуковому. За последние сто лет технология совмещения изображения и звука особо не изменилась. Но в будущем индустрии развлечений предстоит еще один переход – на этот раз к записи информации для всех пяти чувств, включая обоняние, вкус и прикосновение, а также полного спектра эмоций. Телепатические зонды смогут справиться с полным набором чувственных ощущений и эмоций, которые циркулируют в мозгу, и создадут ощущение полного погружения в сюжет. Придя в кинотеатр посмотреть романтическую комедию или приключенческий фильм, мы будем буквально купаться в океане ощущений, как если бы мы на деле участвовали в развитии сюжета и переживали все те приключения и эмоции, которые изображают на экране актеры. Мы ощутим аромат духов героини, почувствуем страх героев триллера, насладимся победой над злодеями.

Подобное погружение, естественно, потребует кардинальных изменений технологии киносъемки. Во-первых, актерам придется учиться играть свои роли с подключенными ЭЭГ– или МРТ-датчиками и нанозондами, записывающими их ощущения и эмоции. (Надо сказать, это наложит на актеров дополнительную нагрузку, ведь им придется в каждой сцене отыгрывать все пять чувств. Известно, что некоторые актеры немого кино не смогли перейти к кино звуковому; вполне вероятно, что и для полноценной съемки фильмов со всеми пятью чувствами появится новое поколение актеров.) Процесс редактирования тоже изменится: недостаточно будет просто резать и склеивать пленку, а нужно будет, вероятно, совмещать в пределах одной сцены записи разных эмоций и ощущений. И наконец, аудитория: зрители в зале должны будут получать все эти сигналы непосредственно в мозг. Вместо трехмерных очков зрители будут надевать перед сеансом какие-то датчики. Кинотеатры, естественно, тоже придется переоборудовать, чтобы они могли получать данные, обрабатывать их и пересылать зрителям в зале.

Создаем брейн-нет

Создание брейн-нета, способного передавать такую информацию, вероятно, будет осуществляться поэтапно. Первым шагом станет вживление нанозондов в важные области мозга, такие как левая височная доля, отвечающая за речь, и затылочная доля, отвечающая за зрение. Затем компьютеры, проанализировав сигналы с этих датчиков, будут их расшифровывать. Эту информацию, в свою очередь, можно будет пересылать куда угодно по оптоволокну.

Сложнее будет ввести эти сигналы в мозг другого человека, где их смогут обработать приемные устройства. До сих пор все успехи в этой области сосредоточены в гиппокампе, но в будущем, вероятно, мы научимся подавать сообщения и в другие части мозга, отвечающие за слух, зрение, тактильные ощущения и т. п. Работы еще много, ученые только начинают картировать участки коры, отвечающие за эти чувства. Когда карты коры будут составлены – как уже существующая карта гиппокампа, о которой мы поговорим в следующей главе, – появится возможность вводить в чужой мозг слова, мысли, воспоминания и переживания.

Доктор Николелис пишет: «Не исключено, что следующие поколения людей в самом деле овладеют навыками, технологиями и этикой, необходимыми для создания функционирующего брейн-нета – среды, посредством которой миллиарды человеческих существ смогут по взаимному согласию устанавливать прямой контакт с другими людьми исключительно мысленным усилием. Каким будет этот колосс коллективного сознания, как он будет выглядеть, ощущаться, что делать, ни я и никто другой в настоящее время не в состоянии ни представить себе, ни описать».

Брейн-нет и цивилизация

Брейн-нет сможет изменить путь развития цивилизации. Каждый раз с появлением новой системы связи необратимо ускорялись изменения в обществе, можно сказать, менялись эры в истории человечества. В доисторические времена наши предки тысячи лет кочевали небольшими группами, общаясь с сородичами посредством языка тела и невнятными восклицаниями. Появление вербального языка позволило передавать символы и сложные идеи, результатом чего стал переход к оседлости, появление деревень, а со временем и городов. В последние несколько тысяч лет письменный язык позволил собирать знания и культуру и передавать все от поколения к поколению; результат – расцвет науки, искусства, архитектуры и возникновение громадных империй. Появление телефона, радио и телевидения расширило возможности связи на целые материки. Сегодня Интернет делает возможным появление всепланетной цивилизации, которая свяжет воедино народы всего мира. Следующим гигантским шагом может стать планетарная сеть – брейн-нет, – в которой можно будет на глобальном уровне обмениваться полным спектром чувств, эмоций, воспоминаний и мыслей.

«Мы станем частью их операционной системы»

В ходе разговора доктор Николелис рассказал, что интерес к науке возник у него давным-давно, еще в детстве, в родной Бразилии. Он помнит, как смотрел прямую трансляцию высадки на Луну с Apollo, захватившую внимание всего мира. Это было поразительное достижение. А сегодня, сказал он, речь идет о его собственной «лунной миссии» – освоении телекинеза, или способности двигать объекты силой мысли.

Мозг и его тайны заинтересовали юного бразильца еще в школе, когда ему попалась книга Айзека Азимова «Человеческий мозг». Конец книги, правда, разочаровал. Вообще, в ней ничего не говорилось о том, как все эти структуры взаимодействуют между собой и порождают сознание (тогда никто не знал ответа на этот вопрос). В какой-то момент юноша понял, что, возможно, это его судьба – разобраться в тайнах мозга.

Около десяти лет назад он начал всерьез обдумывать планы, связанные с воплощением детской мечты – исследованием мозга. Для начала он использовал мышь, которой передал управление неким механическим устройством. «Мы поместили в череп мыши датчики, задачей которых было считывать с мозга электрические сигналы. Затем передали эти сигналы на небольшое роботизированное устройство, способное поднимать воду из фонтана ко рту мыши. Так что мыши пришлось, чтобы достать воды, научиться мысленно двигать роботизированным устройством. Так впервые была продемонстрирована возможность подсоединить животное к машине таким образом, чтобы оно могло управлять машиной мысленно, без реальных движений тела», – объяснил он.

Сегодня он может анализировать не пятьдесят, а около тысячи нейронов в мозгу обезьяны; эти нейроны воспроизводят различные движения в разных частях обезьяньего тела. Его обезьяна может управлять различными устройствами, такими как механическая рука или виртуальные образы в киберпространстве. «У нас есть даже аватар обезьяны, и она может управлять им, не двигаясь с места», – рассказал Николелис. Для этого обезьяне показывают видеозапись аватара, представляющего ее тело. После этого обезьяна мысленно приказывает телу двигаться, и аватар на экране выполняет ее движения.

Николелис предвидит, что в ближайшем будущем мы сможем играть в видеоигры, а также управлять компьютерами и другими устройствами силой мысли. «Мы станем частью их операционной системы. Мы погрузимся в них при помощи механизмов, очень похожих на те, что я здесь описываю».

Экзоскелеты

Следующий проект доктора Николелиса называется «Пойти снова». Его цель – не более и не менее чем полный экзоскелет для тела, управляемый мыслью. При первом упоминании слово «экзоскелет» вызывает ассоциации с какими-то штуками из фильмов про Железного человека. На самом же деле это специальный костюм с электромоторами, надеваемый на тело, при помощи которого человек сможет двигаться. Николелис называет такой костюм «носимым роботом» (рис. 10).

По его словам, он ставит перед собой цель помочь парализованным людям научиться «ходить силой мысли». Он планирует использовать беспроводную технологию, «чтобы ничего из головы не торчало… Мы собираемся поручить 20 000–30 000 нейронов управление таким роботизированным костюмом, чтобы человек с помощью мысли мог шагать, как прежде, а также двигаться и брать руками объекты.

Николелис понимает, что, прежде чем экзоскелет станет реальностью, придется преодолеть множество препятствий. Во-первых, необходимо разработать новое поколение микросхем, которые можно будет безопасно устанавливать непосредственно в мозг и оставлять там по крайней мере на несколько лет. Во-вторых, необходимо сконструировать беспроводные датчики, чтобы экзоскелету ничто не мешало двигаться. Сигналы от мозга станут поступать по беспроводной связи в компьютер размером с сотовый телефон, который, вероятно, нужно будет носить на поясе. В-третьих, нужно еще многое сделать для расшифровки и интерпретации сигналов мозга при помощи компьютера. Обезьяне, чтобы управлять механической рукой, достаточно нескольких сотен нейронов. Человеку для управления рукой или ногой потребуется их несколько тысяч. И, в-четвертых, необходимо найти источник энергии, который был бы портативным и притом достаточно мощным, чтобы обеспечивать электропитанием целый экзоскелет.

Николелис ставит перед собой сложную цель: подготовить действующий экзоскелет к чемпионату мира 2014 г. в Бразилии, где парализованный бразилец смог бы нанести первый символический удар по мячу. Он с гордостью сказал мне: «Это наша бразильская лунная программа».