Чтение мыслей - реальная научная дисциплина в 2023

Андрей Корсаков.

Чтение мыслей - реальная научная дисциплина в 2023 году. Путь в будущее.


Как читать мысли?
Эта мысль (простите за тавтологию) преследует человечество очень давно. И если в плане социально-общественном эта проблема была, в принципе, решена при помощи виртуального эксгибиоционизма соцсетей, то в области науки и, главное, медицины, этот вопрос стоял по сей день очень и очень остро. Почему мы упомянули медицину? Потому, что чтение мыслей - единственный способ получать данные от полностью парализованных людей. Что может быть более благородным занятием для медиков, чем помощь таким несчастным? Именно поэтому "чтение мыслей" весьма живо перекочевало из области фантастики в область чисто прикладную.

Разумеется, сразу обнаружилось множество препятствий для этого даже в начале 21-го века - слабо изученный мозг человека (да-да, серьезные изучения мозга  и даже простейших сотрясений это заслуга ученых именно нашего времени, как бы не было трудно в это поверить), недостаток миниатюрности в технических аспектах, недоработанность томографов и проч.

К тому же, в исследования мозга постоянно вмешивались психологи и любители теоретических наук. И те и другие пробовали решать проблему через свои магические заклинания, и никто, разумеется, не преуспел. А главный подход к решению проблемы - что удивительнее всего - лежал и вовсе не в науке, а в искусстве.


Предыстория.

Для начала вспомним не самую свежую новость:

"Американские ученые предложили отслеживать растяжение мышц с помощью магнитных датчиков, вживленных внутрь тела. В исследовании они показали, что система позволяет рассчитать длину мышцы менее чем за миллисекунды, а сами датчики биосовместимы.
В будущем технология позволит улучшить существующие системы управления протезами конечностей".

Казалось бы, к чему это здесь? А к тому, что это, по сути, та самая технология Motion Capture, которая была использована во множестве компьютерных игр и фильмов (включая "Аватара" Джеймса Кэмерона).

Но опять же - какое отношение эта технология имеет к изучению мозга? А вот какое.

Когда дошло до оцифровки лица (а не только туловища) в фильмах и играх, Motion Capture как технология остановилась; для нужд кино-бизнеса дальше идти не требуется. А вот ученые разглядели здесь потенциал. Ведь связь человеческой артикуляции (т.е. движения в мышцах\нервных путях лица) и речи напрямую с мозгом была уже знакома науке (исследования коркового\кортикального гомункулуса проводились и ранее, но заходили в тупик).
Потенциал этот выразился в том, что ученые подошли к вопросу с реверсивного угла, если можно так выразиться: они взяли вышеупомянутую технологию и развернули ее. С помощью датчиков движения ученые распознали не деятельность тела или лица, руководимую мозгом, а деятельность именно мозга, который заставляет двигаться каждую мышцу человека...

Вот как это работает: человек "думает" слово, в разуме представляя, как он будет произносить его вслух, а мозг, независимо от человека, передает сигналы в виде электрических искр к артикуляционной мускулатуре.

В Motion Capture сигналы тела человека считывал центральный процессор, а в "чтении моторной коры" тело считывало сигналы "процессора" (т.е. мозга).

И недаром оборудование, используемое в описываемой нами сегодня технологии, так похоже на то, что использовал Джеймс Кэмерон при съемках "Аватара".


Азбука Морзе нашего мозга.

Самое главное исследование описали в научном журнале IEEE Spectrum, и проведено оно было доктором Эдвардом Чангом (https://en.wikipedia.org/wiki/Edward_Chang_(neurosurgeon), хирургом-неврологом из Калифорнии.

Прямая ссылка на исследование - https://spectrum.ieee.org/brain-computer-interface-speech)
Видео-формат - https://youtu.be/AfX-fH3A6Bs).

Взялись за работу по самым простым лекалам - ровно по тем же, по которым строится простейшая робототехника. Исследователи давно знали, что на поверхности мозга что-то "искрит", когда человек пытается говорить, поэтому к тем самым "искрам моторной коры" (забыв про нейроны и прочие атомарные сложности) приложили электроды на пути от мозга в мышцы. "В разрыв цепи вставили считывающий датчик".

Исследователи  заметили, что кора каждый раз выдает одни и те же реакции, некие электро-искры на своей "материнской плате", когда человек пытается произнести определенные буквы и слова.
Все это напоминало не что иное, как азбуку Морзе...
Дальше все уже было делом техники и статистики, "расшифровки этой азбуки морзе", передаваемой так же, как и обычные сигналы телеграфа - с помощью электрических искр\сигналов.

Корабли серого вещества.

Но как ученые поняли, к какому участку мозга - конкретно (!) -  подключать чип для считывания этих сигналов? Понятно, что мы имеем представление о том, что мозг подает электросигналы - но откуда именно из килограмма плоти они исходят, и к какому нано-миллиметру коры надо подключить оборудование так аккуратно, чтобы сигнал шел чистым, без помех, и при этом не повреждал мозг пациента?

Если бы это знание имелось у нас ранее, то размещение датчиков в коре мозга было бы реализовано еще в пятидесятых!
Дело в том, что сами исследования карт\атласов мозга на точном уровне - вещь сравнительно недавняя.
Срезы мозга как таковые, равно как и томография, известны науке давно, но этот уровень никак не мог считаться достаточным для столь сложных операций, как размещение чипа на коре. 512- и 640-срезовые томографы, позволяющие хоть как-то работать с мозгом, появились лишь в 2013 году! И это было только начало. Технологии, чтобы стать полезными для науки, требовали именно что статистической массы (или "критической массы исследований"), т.е. банально медицинской документации.

Свидетельство очевидца:

"Аксоны и дендриты нейронов плотно переплетаются во всех трех измерениях, и по стопке плоских срезов зачастую затруднительно разобрать, где и как они изгибаются, где пересекаются с другими без контакта, а где имеют контакт (образуют синапс). При этом клетки зачастую деформированы или оказываются смещенными от исходного положения (лезвие, делающее срезы все-таки не идеально), что дополнительно усложняет задачу. На точное картирование кусочка ткани буквально с несколькими сотнями нейронов уходят целые человеко-годы ручной однообразной работы".

Благодаря этим мукам и почти рабскому труду на благо науки, изучение того, из чего состоит человеческий мозг, упрощается и становится все менее инвазивным. Исследования эти, как мы уже поняли, весьма долгие, дорогие и муторные, поэтому спонсируются обычно государством.  Это Проект NIH, Проект BRAIN, Атлас Аллена, The Human Brain Project (HBP), BigBrain 3D и прочие достаточно закрытые учреждения.

Их помощь оказалась неоценима для технологии чтения мыслей: как только появились подробные "принципиальные схемы материнской платы", проблема, по сути, была решена. Больше не приходилось "ставить щуп наугад, надеясь на удачное попадание в определенное кольцо текстолита", если выражаться с помощью электро-монтажной терминологии.

Итак, главный научный прорыв нашего времени не потребовал фантастических формул, атомарных исследований и расчетов математиков-теоретиков, и даже сложных машин: все решилось самым простым путем. Современные ученые отказались от математических, формуло-физических и психологических подходов - и это было самым правильным решением. Распознав сигналы мозга как некую "азбуку Морзе", и определив, где в океане серого и белого вещества находятся "корабли", посылающие эти сигналы, ученые добились своего...

Эпилог.

Ну а дальше перед нами только этические проблемы.
Первая заключается в том, что данными, которые считаны в компьютер, можно распорядиться как угодно - в том числе и разослать с помощью интернета по всему миру. Это проблема приватности.
Вторая - в том, что с помощью подобных модулей, подключив к ним беспроводной интерфейс, можно напрямую управлять т.н. потоком мыслей человека, идущим в ПК, и модифицировать полученные данные по желанию. Вдруг "подумает неугодное"?
А третья, это, конечно, беспроводной уровень передачи данных - на который, безусловно, перейдут все исследователи... Одно дело, когда данные можно считать, подключив в разрезанный череп специальный чип (это сложно, дорого и требует мед. подготовки) - а совсем другое, когда подобные технологии станут передаваться через беспроводные сети вроде Wi-Fi. А там, где есть вай-фай, там есть и возможность перехвата сигнала...

Что начнется, если сигнал будет идти не только из мозга человека в ПК, а из ПК обратно в мозг (т.е. после налаживания двойного канала связи), не хочется и обсуждать - этим пусть займутся писатели-фантасты в новых антиутопиях.