Меню

Как сделать из своего мозга компьютер



Цифровое бессмертие — как записать мозг на флешку?

Что будет, когда вы умрёте? Неизвестно. Ещё мы не знаем, как сделать человека бессмертным, и слабо представляем, как продлить его жизнь хотя бы до 100-120 лет. Это несправедливо, не находите?

Итак, вот вопрос: существуют ли способы обеспечить себе бессмертие, сделать свою жизнь чуть более, чем вечной?

Да. Точнее, своё сознание. Сегодня я расскажу про то, как скопировать собственное сознание на накопитель — чтобы оно жило в компьютере

Я не оговорился, именно скопировать, а не перенести. К сожалению, перенос сознания куда-либо невозможен на данный момент просто потому, что мы слабо представляем, что такое сознание вообще. Мы не знаем, как это — быть другим человеком, мы не знаем, что чувствует улитка и чувствует ли она что-то в целом, мы даже не знаем, в каком участке мозга находится наше сознание!

Предположим, вы захотите перекинуть файл с одного компьютера на другой. Как это делается? Файл копируется на другое устройство, и при этом удаляется на вашем! По сути, это новый файл, но с предыдущим наполнением. Нолики и единички, буквы и символы полностью скопировались, при этом старого файла больше нет.

Кто хочет посмотреть, как перенос сознания может происходить, посмотрите фильмы «Робот по имени Чаппи» и «Превосходство» — в первом удаётся перенести сознание умирающего человека в робота, а во втором — по-настоящему перенести сознание уже другого умирающего человека (вот совпадение то) в цифровую среду, в сам Интернет. При этом зритель так и не догадается, что обоих людей больше нет — их сознание лишь скопировалось на носитель, но это другие личности.

Вспомним транспортер из «Звёздного пути» — устройство, перемещающее ваше тело из точки А в точку Б. Оно работает следующим образом: транспортер сканирует вас, затем разбирает на атомы и собирает с точностью до кварка в другом месте. Вроде всё просто, однако если задуматься, то транспортер — это машина смерти. Вы заходите в кабинку, видите «свет в конце тоннеля», а затем умираете — а в это время ваша полная копия выходит из другой кабинке в уверенности, что она — это вы.

Зачем тогда вообще переносить своё сознание?

И действительно — твоя жизнь не продлевается, зачем тогда создавать собственного цифрового клона?

Для двух целей: во-первых, цифровое сознание очень близко к искусственному интеллекту. Да, это не одно и то же — концепция искусственного интеллекта подразумевает его искусственное создание, то есть не загрузку готовой модели мозга, а эволюционный процесс, воссозданный в цифровых реалиях. Но при этом цифровое сознание как раз может нам помочь создать ИИ.

Во-вторых, в рамках человеческой цивилизации очень было бы полезно сохранить лучшие умы человечества . Платон, Да Винчи, Ломоносов, Эйнштейн, Хокинг — эти люди продвинули нашу науку, и мы не должны забывать их достижений. Но что ещё лучше — так это если бы мы когда-нибудь создали цифровые версии их мозга и/или применили этот метод к существующим «лучшим людям» — не только учёным, но и политикам, мировым звёздам и другим выдающимся личностям.

Ну хорошо. Мы захотели оцифровать человека. Насколько это сложно?

Первая электронно-вычислительная машина, ENIAC, появилась в 1946 году. Она была размером в несколько комнат и имела производительность в 500 флопсов, то есть была способна выполнять около 500 операций с плавающей запятой, то есть представлению любого числа в виде x*10^y , где x — это дробное число, а y — показатель степени. Это удобно для представления очень маленьких и очень больших чисел.

Прошло 70 лет, и сегодня обыкновенные компьютеры имеют производительность в 10-150 гигафлопсов, то есть они способны выполнять до 150 миллиардов операций расчёта в секунду!

Наконец, современные суперкомпьютеры имеют производительность в 100 миллионов раз больше производительности домашних компьютеров — до 200 петафлопс. Самый мощный суперкомпьютер, Summit, умеет воспроизводить 2*10^17 операций в секунду. 200 квадриллионов операций. И это не предел.

Ну что, разобрались с мощностями, теперь готовы к следующему?

Для симуляции одной секунды работы человеческого мозга суперкомпьютеру Summit понадобилось 40 минут. 40 минут, Карл. И это только один мозг, одного человека, без всей нервной системы! Представляете, как далеко нам до копирования полноценного сознания?

Для симуляции работы мозга нам потребуются эксафлопсные компьютеры — те, которые должны будут обойти физический предел уменьшения транзистора. Дело в том, что транзисторы не могут быть меньше 1 атома — но до этого предела нам осталось немного, судя по закону Мура. Так вот, компьютеры производительностью в десятки эксафлопс должны войти в обиход, чтобы копировать работу человеческого мозга. Сегодня же существуют лишь несколько проектов по созданию таких суперкомпьютеров, бюджет которых при этом исчисляется сотнями миллионов и миллиардами долларов. Поэтому для полноценного копирования сознания нам ещё ой как далеко.

Возможно, дело изменят квантовые компьютеры — устройства, использующие в своей работе принципы квантового мира, суперпозицию и квантовую запутанность. Если нам удастся создать полноценные квантовые компьютеры и стабилизировать их работу (квантовые частицы очень и очень нестабильны, особенно рядом), то системы в 100 частиц (кубит) нам хватит для симуляции человеческого мозга. Но пока что это лишь в теории.

Давайте отвлечёмся на секунду от мощностей. Как это вообще — переносить мозг на цифровой носитель ?

Для этого нужно вспомнить, как работает наша нервная система. Она состоит из нервных клеток — нейронов, которые, в свою очередь, состоят из тела, аксона и дендритов. Нервный импульс передаётся от аксона через тело к дендритам, которые подсоединены к другим нейронам — и по такой огромной сети двигается сигнал.

Читайте также:  Из чего сделать статуэтку ангела своими руками

Итак, нейрон — это система из приёмника сигнала, выполняемой функции и передатчика. Программно это сделать несложно, и такой элемент называется искусственным нейроном. Запрограммировать один нейрон несложно — но в человеческом мозге их 86 миллиардов. И кроме воссоздания каждого (каждый нейрон уникален) нужно сделать так, чтобы все нейроны взаимодействовали между собой — а каждый нейрон в среднем взаимодействует с 7000 других нейронов. Понимаете масштаб проблемы, да?

На данный момент всё, чего мы добились, это воссоздание мозга червя. Да, именно червя. Для симуляции работы нематоды C. elegans понадобился всего лишь домашний компьютер для воссоздания работы 302 нервных и 95 мышечных клеток. Сегодня вы можете даже скачать этого червя себе на компьютер, а некоторые умельцы загрузили его в робота из lego, и червь получил новое тело. Всю информацию вы можете найти на сайте проекта OpenWorm.

Добавляет проблем то, что мы не знаем, как появляется наше сознание. Можно ли считать продвинутую нейросеть полноценным искусственным интеллектом, если она заявит так о себе? А можно ли считать цифровую модель сознания человека реальной, думающей? Ведь все компьютеры, все системы, которые у нас есть, работают по цифровому принципу (передача информации отдельными пакетами) — нолики и единички, логичность и точность. Но наш мозг работает по-другому, используя ещё и аналоговый принцип (передачу информации постепенно). Поэтому цифровые компьютеры не могут в полноценной мере симулировать работу человеческого мозга (да и мозга в целом), а аналоговые компьютеры вымерли. Что делать — возрождать их либо искать обходные пути? Неясно.

Если же мы когда-нибудь сможем оцифровать сознание и загрузить его в компьютер, то человек совершит важную веху в своём развитии — ведь теперь он сможет жить не только в своём теле, но и в компьютере, то есть фактически в созданном искусственно. Любой сможет жить вечно — по крайней мере, в телефоне или на флешке.

Понравилась статья? ставьте палец вверх и подписывайтесь на мой канал — там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, технологии,изобретения и многое другое.Читайте меня в телеграме ( @scienceeveryday1 ) и в Яндекс.Дзене ( Мир науки )!

Источник

Нейроинтерфейс: технология для «чтения мозга», лечения людей и манипулирования

Что такое нейроинтерфейс и зачем он нужен?

Нейроинтерфейс, он же — «мозг-компьютер», — система для обмена информации между мозгом человека и электронным устройством. И это технология, которая позволяет человеку взаимодействовать с внешним миром на основе регистрации электрической активности мозга — электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Желание человека совершить какое-то действие отображается в изменениях ЭЭГ, что в свою очередь расшифровывает компьютер. Нейроинтерфейсы бывают однонаправленные и двунаправленные. Первые либо принимают сигналы от мозга, либо посылают их ему. Вторые могут посылать и принимать сигналы одновременно.

Ключевая особенность нейроинтерфейса состоит в том, что он позволяет подключиться к мозгу напрямую. Что это может дать на практике? Нейроинтерфейсы, например, способны облегчить или кардинально изменить жизнь парализованных людей. Кто-то не может, писать, двигаться или разговаривать. Но при этом мозг находится в прекрасном рабочем состоянии. Так вот нейроинтерфейс позволит совершать этим людям определенные действия, считав лишь их намерения с помощью электродов, подключенных к мозгу.

Можно сказать,что история нейроинтерфейса началась в 1875 году, когда английский доктор Ричард Катон обнаружил, что может зарегистрировать электрическое поле, пусть и слабое, на поверхности мозга кроликов и обезьян. Затем было множество открытий и исследований. А первый нейроинтерфейс, если его можно было так назвать, появился в 1950-е годы. Именно тогда профессор физиологии Йельского университета Хосе Мануэль Родригес Дельгадо изобрел устройство «Стимосивер», которое можно было вживлять в мозг и которое управлялось с помощью радиосигналов. В 1963 году Дельгадо провел ставший знаменитым эксперимент — вживил стимосиверы в мозг быков и управлял ими через портативный передатчик.

Эксперимент Дельгадо с быком

Уже в 1972 году в продажу поступил кохлеарный имплант, который преобразует звук в электрический сигнал, передает его мозгу и фактически позволяет глухим людям слышать. В 1973 году впервые был употреблен термин «brain-computer interface» — нейроинтерфейс. В 1998 году ученый Филипп Кеннеди имплантировал первый нейроинтерфейс в пациента — музыканта Джонни Рэя. Он потерял способность двигаться в результате инсульта. Но благодаря имплантации научился двигать курсором, лишь представляя движение рук.

Нейроинтерфейсы, которые «лечат» людей

Женщина, парализованная 15 лет, самостоятельно пьет, мысленно управляя рукой

В начале 2000-х начался новый этап становления нейрофизиологии. И нейроинтерфейсы прочно нашли свое применение в медицине. В 2004 году американец Мэтью Нейгл , который за несколько лет до этого оказался парализованным, стал первым человеком, в мозг которого вживили имплант BrainGate . Сначала с помощью этого устройства, лишь представляя, что он двигает руками, Нейгл научился перемещать курсор по экрану компьютера, затем — включать телевизор, переключать каналы, брать предметы роботизированной рукой, играть в компьютерные игры. Но в 2007 году Нейгл умер от инфекции. Вместе с тем исследовательское объединение BrainGate продолжило свои испытания, и делает это с успехом и сейчас. Например, в 2012 году участница эксперимента, организованного проектом BrainGate2, смогла самостоятельно выпить кофе . Это стало настоящим прорывом. Женщина в течение последних 15 лет была полностью парализована. И благодаря новой разработке BrainGate2 она впервые за это время смогла мысленно управлять искусственной рукой, взять ею предмет, поднести к себе и поставить обратно. В 2017 году ученые BrainGate разработали нейроинтерфейс , способный легко адаптироваться к быстрому и точному управлению протезом.

Читайте также:  Как сделать канализацию из бетонных колец своими руками для дачи

И если какое-то время назад некоторые задачи в области развития нейроинтерфейсов казались невыполнимыми, сейчас это вполне реально. Сначала компьютер мог расшифровывать только самые простые намерения человека. К примеру, ему не удавалось считывать, хочет человек пошевелить правой рукой или левой. Но в 2016 году сотрудники Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе разработали нейроинтерфейс, который позволяет управлять отдельными пальцами протеза руки . Ученые установили на отвечающем за движение рук участке мозга пластину из 128 электродов. Электрические сигналы, полученные при движении каждого пальца, записали и на их основе запрограммировали протез так, чтобы пальцы руки, подключенной к электродам в мозге, двигались по отдельности. Причем, сначала точность управления пальцами достигала 76%, а после доработки — 96,5%.

Разработка Университета Джонса Хопкинса

Ученые по всему миру занимаются совершенствованием нейроинтерфейсов. Появляется все больше проектов, разработок, научных исследований в этой сфере и исследовательских групп , которые этим занимаются. В числе последних — немецкий «The Berlin Brain-Computer Interface» , лаборатория нейроинтерфейса в Итальянском институте технологий , лаборатория BCI японского Университета Цукубы, голландский Институт исследования мозга , познания и поведения им. Франциска Дондерса и десятки других.

На исследования человеческого мозга с помощью нейротехнологий выделяются миллиарды долларов. В 2013 году в Швейцарии запустили международный проект The Human Brain Project , рассчитанный на 10 лет и ставящий перед собой задачу создания первой в мире модели человеческого мозга с помощью компьютеров. Проект объединил около 500 ученых из более сотни университетов и исследовательских центров со всего мира.

В 2013 году в США стартовал проект Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies , бюджет которого оценили в 4,5 миллиарда долларов . Цель проекта — составить полную карту процессов, которые происходят в человеческом мозге.

Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) в рамках программы Neural Engineering System Design (NESD) только в 2017 году заключило шесть контрактов на 65 миллионов долларов на разработку нейроинтерфейсов. Финансирование получили Paradomics, Университет Брауна, Колумбийский университет, Фонд зрения и слуха, Лаборатория Джона Б. Пирса, Калифорнийский университет (Беркли). Все эти организации будут заниматься исследованиями в течение четырех лет. И каждая из них занимается своим проектом. Так, команда, Калифорнийского университета из Беркли работает над созданием микроскопа, который сможет изучить активность миллиона нейронов внутри мозга. Стартап Paradromics (единственная частная компания, которая получила грант) разрабатывает устройство Neural Input-Output Bus, которое поможет восстановить речевые функции. Эта разработка позволит регистрировать активность участков мозга, отвечающих за обработку звуков. Благодаря NIOB человек будет представлять, что хочет сказать, а устройство сможет воспроизводить речь. А, к примеру, специалисты из Лаборатории Джона Б. Пирса бросят усилия на создание оптических протезов.

За последние пять лет в области развития нейроинтерфейсов произошли серьезные достижения. Вот некоторые из них. Международная группа ученых создала систему на основе функциональной спектроскопии в ближней инфракрасной области, которая позволяет людям с синдромом «запертого человека» отвечать «да» или «нет» на заданный вопрос. Калифорнийские ученые создали протез , который способен улучшить память человека примерно на 30% после того, как его подключат к мозгу. Исследователи из Университета Цинхуа и Калифорнийского университета ускорили работу неинвазивного нейроинтерфейса до одного символа в секунду. Специалисты из Калифорнийского университета с помощью нейроинтерфейса, нейромускульной стимуляции и подвеса научили ходить человека , парализованного ниже пояса. Бразильские исследователи вместе с коллегами из США, Швейцарии и Германии смогли частично восстановить спинной мозг у пациентов с помощью нейроинтерфейса, виртуальной реальности и экзоскелета.

Как малый и большой бизнес увлеклись нейроинтерфейсом

Бизнес заинтересовался нейроинтерфейсами относительно недавно, расширив при этом область их применения. В 2003 году шведская компания Interactive Productline выпустила игру Mindball , в которой игроки управляли мячом с помощью мысленных команд. Один комплект игры стоил тогда порядка 19 тысяч долларов .

Примерно в то же время была создана австралийская компания Emotiv , которая разрабатывает электронику нейроинтерфейсов на основе ЭЭГ. В 2017 году американские ученые в своем исследовании использовали один из продуктов компании — шлем EPOC+ (его цена 799 долларов), распознающий волны электрической активности мозга и определяющий эмоциональное состояние человека. Исследователи продемонстрировали возможность устройства частично угадывать пароль, необходимый для входа в банковский аккаунт.

Еще один представитель на рынке развлекательных интерфейсов — компания из Калифорнии NeuroSky , которой мир обязан за относительно недорогую гарнитуру MindWave , позволяющую с помощью компьютера или другого гаджета наблюдать за ритмами мозга, или влиять на действия героев видеофильмов.

Канадский стартап InteraXon, основанный в 2007 году, выпустил в 2014 году устройство для медитации Muse . Многие называют его повязкой, сенсоры которой при надевании на голову отслеживают состояние мозга. По сути устройство улучшает качество медитации и способствует лучшему расслаблению и снятию напряженности. А британская компания NeuroPlus разработало устройство , которое помогает людям с синдромом дефицита внимания и гиперактивности улучшить свою способность концентрироваться.

Еще один любопытный стартап — основанная в 2016 году компания OpenWater . Ее специалисты разрабатывают нейроинтерфейс для телепатии. По задумке компании, это должно быть устройство, схожее с МРТ, — оно даст людям возможность видеть, что происходит внутри мозга и организма в любое время. Причем, предполагается, что это будет компактный девайс, который станет массовым в течение 8 лет.

Читайте также:  Как сделать цветочки из соленого теста своими руками

Более того, нейроинтерфейсами заинтересовались не только специализированные компании и стартапы, но и бизнес-гиганты. Например, в начале этого года стало известно, что Nissan разрабатывает нейроинтерфейс , который позволит автомобилю лучше реагировать на изменение обстановки, как бы предугадывая реакцию водителя, прежде чем он повернет или нажмет на тормоз.

Нейроинтерфейс для водителей

Идея соединить человеческий мозг с компьютером покорила и одного из самых известных миллиардеров мира. Год назад Илон Маск сообщил , что тоже займется развитием нейроинтерфейсов. Специально для этого он создал компанию Neuralink , которая будет разрабатывать технологию «нейронного кружева» — крохотных чипов, которые будут имплантировать в мозг. Они улучшат когнитивные способности человека и помогут людям, которые пережили травмы головного мозга. В ближайшие 4 года компания уже планирует выпустить чипы для людей, кто перенес инсульт, обладает врожденными или онкологическими заболеваниями, страдает параличом. Маск, считает, что через 8-10 лет технология станет доступной людям без патологий. Предполагается, что нейроинтерфейс не только улучшит работу мозга, но и позволит людям общаться телепатически. По словам Маска, сейчас человеческий мозг сжимает информацию, и данные передаются на низкой скорости. А благодаря нейроинтерфейсу можно будет передавать собеседнику несжатую информацию напрямую.

Конечно же инициатива Маска встретила не только восторг его фанатов, но и критику. Юрист из Университета Кембриджа Кристофер Маркоу рассказал о проблемах, с которыми придется столкнуться разработчикам. По его словам, для того, чтобы внедрять в здорового человека электроды, нет пока ни юридической, ни этической базы. Кроме этого, нейроинтерфейс может сделать мозг человека объектом, в который захотят проникнуть правительства, рекламодатели, страховые агенты и т.д. Также Маркоу назвал проблему безопасности, а точнее возможность взлома, которая возникнет, как только мы подключим мозг к компьютеру.

Примерно в это же время о планах заняться разработкой нейроинтерфейса заявили и представители Facebook . Как рассказала руководитель исследовательского подразделения компании Регина Дуган, речь идет о технологии, благодаря которой пользователи смогут набирать текст без клавиатуры. Разработка окажется полезной для парализованных людей. По словам Дуган, система будет расшифровывать слова, которые человек решил произнести, отправив в речевой центр мозга.

«Мозг-компьютер» российского производства

В России есть несколько лабораторий, которые плотно занимаются изучением нейроинтерфейсов. Одна из них — лаборатория нейрофизиологии и нейроинтерфейсов МГУ им. М.В Ломоносова. На достижениях ее сотрудников основана технология «Нейрочат» , позволяющая людям с ограниченными возможностями нормально общаться друг с другом и вообще с миром. Как утверждают создатели, «гарнитура регистрирует нейрофизиологические показатели пациента и преображает его мысленные усилия в определенные команды для клавиатуры компьютера или других исполнительных устройств. С помощью трансляции мысленного выбора того или иного символа в реальный набор этих символов на экране, человек буква-за-буквой может набрать текст без усилий голоса и движений». В феврале этого года «Нейрочат» впервые использовали в трансконтинентальном сеансе связи между пациентами с тяжелыми нарушениями речи и движений. Причем каждый из них «говорил» на своем языке, а нейроинтерфейс переводил сообщения собеседнику на родной для него язык.

Трансконтинентальный сеанс связи с использованием «Нейрочата»

В марте ученые Саратовского государственного университета получили грант в 500 тысяч рублей на разработку нейроинтерфейса для улучшения качества сна и контроля пробуждения. Предполагается, что это будет аппарат с датчиками, которые будут крепиться к голове человека и во время сна — считывать сигналы мозга. На реализацию проекта потребуется два года.

Кроме этого, в России, как и за рубежом, есть стартапы, которые поставили перед собой задачу связать мозг с компьютером. Хотя в России, по сравнению с Европой или США, интерес бизнеса к нейроинтерфейсам пока не так высок. Например, есть компания Innovative Brain Solutions (iBrain), которая создала неинвазивный нейроинтерфейс для постинсультной реабилитации. По словам генерального директора компании Константина Сонькина , в ближайшие два года они займутся разработкой системы прямого управления роботизированной кистью руки и игровых сред, где управление строится на основе сигналов мозга. Или же компания Neurobotics — ее специалисты создали нейроинтерфейс, который позволяет управлять квадрокоптером с помощью мозговых импульсов.

Согласно анализу Grand View Research , объем глобального рынка компьютерных интерфейсов к 2022 году достигнет 1,72 млрд долларов. Сейчас основная область применения нейроинтерфейсов — это медицина. Но наряду с этим, к технологии «мозг-компьютер» начинает проявлять интерес бизнес, отдавая предпочтение различным игрушкам, которыми можно управлять с помощью «силы мысли». Нейроинтерфейсы также могут найти, да и уже находят, применение в управлении роботами.

По мнению экспертов , до того, как нейроинтерфейсы станут частью нашей повседневной жизни, могут пройти десятилетия. Но уже сейчас понятно, что развитие технологий идет по пути к миру, в котором можно будет расшифровать психические процессы людей, манипулировать процессами, связанными с эмоциями или намерениями, общаться с людьми без слов.

Внедрение нейроинтерфейсов, безусловно, вызывает опасения. С одной стороны, нейроинтерфейсы могут усовершенствовать лечение черепно-мозговых травм, паралича, эпилепсии или шизофрении. С другой стороны, такие технологии могут усугубить социальное неравенство и дать корпорациям, хакерам, правительствам новые способы эксплуатации и манипулирования людьми. И в целом это может изменить особенности человека, его психику, деятельность как индивида, понимание людей как физиологических существ.

Источник