Еще недавно ученые пытались создавать компьютеры, имитирующие работу человеческого мозга. Теперь возникло обратное направление: использовать живые нейроны как часть вычислительной системы — и соединять вычислительные технологии непосредственно с нервной системой человека.
Одним из первых доказательств принципа стал Brainoware — экспериментальная система, в которой выращенный из человеческих клеток мозговой органоид соединили с электронным массивом микроэлектродов.
Биологическая нейронная сеть получала электрические сигналы, обрабатывала их и изменяла свою активность в процессе обучения. В эксперименте система смогла различать человеческие голоса и решать задачу прогнозирования нелинейной динамической системы. Работа была опубликована в Nature Electronics.
Это пока не «мозг в компьютере» и тем более не искусственное сознание.
Но эксперимент заставляет поставить гораздо более интересный вопрос:
Если клетки мозга можно подключить к компьютеру, можем ли мы однажды сделать обратное — подключить компьютер к мозгу и добавить человеку функции, которых природа ему не дала?
От восстановления функции — к ее расширению
Первые нейрокомпьютерные интерфейсы создаются прежде всего для медицины: вернуть коммуникацию парализованному человеку, восстановить движение, слух или зрительное восприятие.
Но следующий этап может оказаться значительно более радикальным.
Если электронная система сможет не только считывать активность мозга, но и передавать ему новую информацию в понятном для нейронов коде, теоретически появляется возможность создавать совершенно новые сенсорные каналы.
Представим инфракрасную камеру, соединенную с нейроинтерфейсом.
Сегодня она показывает человеку картинку на экране или в специальных очках.
В будущем компьютер потенциально сможет преобразовывать эту информацию в устойчивый паттерн нейронной стимуляции.
И тогда человеку необязательно будет «видеть инфракрасное» так, как мы видим красный или зеленый цвет.
Мозг может постепенно научиться интерпретировать новый сигнал как совершенно новое ощущение.
Не улучшенное зрение.
А новый сенсорный канал, которого у Homo sapiens раньше никогда не существовало.
Что потенциально может появиться дальше
Гипотетически подобная архитектура способна объединить человеческий мозг с внешними сенсорами: инфракрасным и ультрафиолетовым диапазоном, магнитным полем, ультразвуком, химическими датчиками или потоками цифровой информации.
Следующий уровень — когнитивные функции.
Внешняя вычислительная система могла бы выполнять сложные расчеты, анализировать окружающую ситуацию или искать информацию, а мозг получал бы не экран с результатом, а определенный сенсорный или нейронный сигнал.
Но здесь заканчивается то, что уже имеет экспериментальные основания, и начинается научная гипотеза.
Мы пока не умеем загружать человеку знания, увеличивать рабочую память как компьютерную оперативную память (RAM) или записывать сложную мысль непосредственно в мозг.
На первый взгляд Brainoware имеет мало отношения к офтальмологии.
На самом деле связь прямая.
Зрение — это не фотографирование окружающего мира глазом. Глаз только преобразует электромагнитное излучение в нервный сигнал.
Видит в конечном итоге головной мозг.
Именно поэтому зрительная система может оказаться одной из наиболее интересных моделей для создания новых интерфейсов между биологическим мозгом и искусственными сенсорными системами.
Сегодня мы исправляем дефекты существующей зрительной системы: корректируем рефракцию, заменяем хрусталик, лечим сетчатку.
Завтра задача может стать совершенно другой:
не восстановить то зрение, которое дала человеку природа, а добавить информацию, которую человеческий глаз никогда не воспринимал. И здесь удивительным образом соединяются несколько последних исследований.
Ученые научились избирательно стимулировать отдельные колбочки и получили необычное цветовое ощущение.
Создаются устройства, переводящие инфракрасное излучение в видимый диапазон.
Разрабатываются кортикальные зрительные протезы.
И одновременно появляются двунаправленные интерфейсы между нейронами и электроникой.
Пока это совершенно разные экспериментальные технологии. Но направление их развития постепенно начинает сходиться.
Мне представляется, что конечной целью может стать не создание искусственного глаза.
Гораздо интереснее создание дополнительного канала восприятия, который мозг научится использовать так же естественно, как сегодня использует зрение или слух.
Если мозг обладает достаточной нейропластичностью, возможно, ему принципиально не важно, откуда поступает информация.
Важно научиться понимать ее код.
И тогда вопрос будущего будет звучать уже не:
«Можно ли восстановить утраченное зрение?» а:
«Какие новые виды восприятия способен освоить человеческий мозг?»
Но здесь существует принципиальная граница.
Нельзя смешивать расширение возможностей человека и лечение заболевания.
Медицинское применение нейроинтерфейсов имеет понятную цель — вернуть утраченную функцию.
Создание новых способностей у здорового человека ставит совершенно другие вопросы: безопасности, автономии личности, конфиденциальности нейронных данных и даже авторства мысли.
Поэтому техническая возможность еще не означает медицинскую или этическую допустимость.
«Мы привыкли думать, что возможности наших органов чувств определены природой. Но мозг получает не сам свет, звук или температуру — он получает закодированные электрические сигналы и учится придавать им смысл. Если однажды мы научимся безопасно создавать новые информационные каналы между внешними сенсорами и нервной системой, возможно, человек сможет воспринимать то, чего никогда не воспринимал в процессе эволюции. Тогда речь пойдет уже не о восстановлении функции, а о расширении границ человеческого восприятия. Сегодня это гипотеза. Но отдельные элементы этой системы уже существуют — и именно поэтому мне кажется, что этот вопрос перестает быть исключительно научной фантастикой.»
Профессор В.В. Куренков