Как работает Neuralink Илона Маска и можно ли при помощи нейроинтерфейса «закачать» знания?
В фильме «Матрица» знания обо всех боевых искусствах загружают прямо в мозг Нео за несколько секунд, а в «Джонни-мнемонике» главный герой закачивает в свою голову огромное количество информации, чтобы доставить её в пункт назначения. Несмотря на то что всё это — сугубо научная фантастика, современные технологии уже вплотную приблизились к возможностям, которые ещё пару десятков лет назад казались делом далёкого будущего. Стартап Neuralink — один из лидеров в разработке устройств, связывающих мозг с компьютером. Разберёмся, как работают нейроинтерфейсы и будет ли возможно с их помощью закачать в мозг знания и информацию, как это было предсказано в фантастических фильмах.
Что такое нейроинтерфейс
Нейроинтерфейс, или интерфейс «мозг-компьютер» (BCI), — это система, создающая прямой канал связи между электрической активностью мозга и внешним устройством, например компьютером или роботизированным протезом. Такая связь устанавливается в обход обычных нервно-мышечных путей, которые управляют нашими взаимодействиями с миром. По сути, BCI «слушают» электрическую активность мозга, анализируют эти сигналы и переводят их в команды для внешних устройств.
Хотя идея BCI кажется ультрасовременной, её корни уходят далеко в прошлое. Основополагающее открытие электрической активности мозга, на котором базируются ЭЭГ-интерфейсы, было сделано Гансом Бергером ещё в 1924 году. Исследования в области BCI начались в 1970-х годах, в частности с пионерских работ Жака Видаля. Уже тогда были продемонстрированы первые успехи в управлении курсором компьютера силой мысли. В 1998 году был установлен первый инвазивный имплант в мозг человека, давший высококачественные сигналы. Начало 2000-х ознаменовалось значительными успехами в управлении роботизированными конечностями и разработке устройств общения для парализованных людей. Компания Neuralink вошла в эту динамично развивающуюся область в 2016 году, сосредоточившись на разработке высокопроизводительных имплантируемых BCI.
Какие бывают нейроинтерфейсы
Нейроинтерфейсы делятся на три основные категории в зависимости от способа считывания сигналов мозга:
- Неинвазивные BCI. Электроды размещаются на поверхности головы (например, при электроэнцефалографии, ЭЭГ). Они безопаснее всех, но из-за черепа сигналы получаются более слабыми и менее точными.
- Полуинвазивные BCI. Электроды имплантируются на поверхность мозга, под череп (например, электрокортикография, ЭКоГ). Качество сигнала лучше, чем у неинвазивных методов, но для их установки требуется операция.
- Инвазивные BCI. Электроды вживляются непосредственно в ткань мозга. Этот подход позволяет получать самые качественные и точные сигналы, вплоть до активности отдельных нейронов. Именно к этому типу относится технология Neuralink.
Схема работы нейрокомпьютерных интерфейсов
Из чего состоит Neuralink
Центральным элементом разработок Neuralink является мозговой имплант, известный как Link или N1 Implant. Это устройство спроектировано так, чтобы быть полностью имплантируемым, косметически незаметным и работать без проводов. Вот из чего оно состоит:
- Имплант (Link). Сам имплант довольно мал, его диаметр составляет примерно 23 миллиметра, что сопоставимо с размером монеты. Для обеспечения долгосрочной работы в организме он герметично запаян в биосовместимый корпус, устойчивый к агрессивной физиологической среде человеческого тела. Внутри находятся специальные энергоэффективные чипы и электроника, отвечающие за обработку нейронных сигналов и их беспроводную передачу на внешнее устройство.
- Электроды-нити. Для считывания активности нейронов используются так называемые нити — ультратонкие и гибкие электроды. Они состоят в основном из биосовместимого материала полиимида и содержат тонкие проводники из золота или платины. Имплант Neuralink содержит 1024 электрода, распределённых по 64 таким нитям. Толщина каждой нити составляет всего 4–6 микрометров — значительно тоньше человеческого волоса. Эти микроэлектроды предназначены для улавливания мельчайших электрических сигналов, известных как потенциалы действия или «спайки», которые генерируются нейронами при коммуникации.
- Робот-хирург. Из-за чрезвычайной тонкости и деликатности нитей Neuralink их невозможно надёжно и безопасно ввести в мозг традиционными хирургическими методами. Для решения этой задачи компания разработала высокотехнологичного хирургического робота R1. Этот робот оснащён передовой системой компьютерного зрения и набором датчиков, позволяющих ему ориентироваться на сложной поверхности мозга, избегая кровеносных сосудов и минимизируя риск повреждения тканей. Роботизированная система способна вставлять до 192 электродов в минуту с микронной точностью.
- Беспроводная передача данных. Ключевой особенностью импланта Neuralink является его способность передавать записанные нейронные данные по беспроводной связи через Bluetooth на внешнее устройство. Имплант питается от небольшой встроенной батареи, которую можно удобно подзаряжать по беспроводной сети от внешнего зарядного устройства. Перед отправкой данных чип устройства сжимает их, потому что электроды собирают огромное количество информации ежесекундно.
Робот-хирург R1
Какие данные считывает Neuralink
Основной тип данных, получаемых имплантом Neuralink, — это электрическая активность нейронов, в частности потенциалы действия или «спайки», которые сигнализируют о возбуждении нейрона. Эти паттерны описывают различные функции — движения, сенсорные чувства и когнитивные состояния. Тщательно записывая и распознавая эти нейронные сигналы, Neuralink может понять намерения пользователя и преобразовать их в действенные команды для управления внешними устройствами. Кроме того, технология обладает способностью стимулировать нейроны, доставляя точно контролируемые электрические токи, что потенциально позволяет создавать искусственные ощущения или модулировать активность мозга в определённых областях.
Что уже может нейроинтерфейс Илона Маска
Ранее Neuralink провела доклинические испытания на различных животных, включая обезьян, свиней, крыс и овец. Эксперименты показали, что животные с имплантами могут передвигать курсоры и даже играть в видеоигры «силой мысли».
Значительным достижением для Neuralink стало получение одобрения от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) на начало клинических испытаний на людях в мае 2023 года. Первый участник получил имплант Neuralink в январе 2024 года. Этого человека зовут Ноланд Арбо, и он живёт с параличом всех четырёх конечностей. При помощи Neuralink он смог управлять компьютерным курсором, благодаря чему теперь хорошо играет в онлайн-шахматы и видеоигру Civilization VI.
Ноланд Арбо — первый человек, получивший Neuralink
Впоследствии второй участник по имени Алекс также получил имплант и показал аналогичный прогресс в управлении курсором, видеоиграх и даже использовании программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР). Более того, Neuralink объявила, что имплант получил и третий человек, и компания планирует провести ещё 20–30 процедур имплантации в течение 2025 года.
Реальные возможности Neuralink
Первоначальный фокус испытаний Neuralink на людях был направлен на расширение возможностей людей с тяжёлым параличом, чтобы они могли восстановить контроль над своим взаимодействием с цифровым миром, в основном за счёт использования мыслей для управления компьютерами и мобильными устройствами. И первые результаты показывают, что в этом плане эксперимент идёт успешно.
Однако нейроинтерфейс Илона Маска имеет гораздо больший потенциал. В частности, он может позволить парализованным людям управлять протезами конечностей и экзоскелетами, а значит, «поставить на ноги» тех, кто не может ходить. Помимо восстановления двигательных функций, разработчики Neuralink планируют использовать свою технологию для лечения ряда неврологических расстройств, включая болезнь Паркинсона, эпилепсию, болезнь Альцгеймера и травмы спинного мозга.
Технология BCI также может помочь в лечении психических расстройств, таких как депрессия, обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) и посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР). Эта задача по сравнению с текущими проектами Neuralink куда более сложная. Тем не менее способность постоянно отслеживать активность мозга с помощью импланта, подобного Neuralink, может открыть новые возможности для раннего выявления заболеваний и более эффективных, персонализированных стратегий лечения.
Можно ли загрузить знания в мозг через нейроинтерфейс
Какие бы перспективы ни сулила загрузка знаний в мозг, увы, сегодня это невозможно. И даже при помощи Neuralink. На то есть несколько причин:
- Мозг — не компьютер с файлами. Современные нейроинтерфейсы вроде Neuralink умеют считывать мозговые сигналы — например, когда вы хотите пошевелить рукой или думаете о чём-то простом. Но «записать» в мозг сложную информацию — совсем другая история. Некоторые учёные пытаются улучшить обучение через стимуляцию мозга, но это кардинально отличается от мгновенной передачи готовых знаний. Проблема в том, что учёные до сих пор плохо представляют, как именно мозг хранит сложную информацию. Человеческая память работает не как жёсткий диск с аккуратно разложенными папками. Когда вы что-то изучаете, миллиарды нейронов создают новые связи друг с другом, образуя живую, постоянно меняющуюся сеть. Информация «размазана» по этой сети через электрические и химические сигналы между клетками.
- Каждый мозг уникален. Ещё одна загвоздка: все мозги разные. У каждого человека своя неповторимая «проводка» нейронов, сформированная генами и личным опытом. То, как ваш мозг думает о яблоке, может кардинально отличаться от того, как об этом же думает ваш сосед. Именно поэтому нейроинтерфейсы приходится настраивать индивидуально под каждого человека.
- Ограничения современной техники. Нынешние технологии отлично справляются с чтением мозговых сигналов — они помогают управлять роботизированными руками или компьютерами силой мысли. Они даже могут посылать простые сигналы обратно в мозг, создавая базовые ощущения. Но внедрить в голову сложные знания или навыки? Увы, до этого ещё очень далеко. Современные электроды просто недостаточно точны, чтобы прицельно воздействовать на те крошечные участки мозга, где хранятся сложные воспоминания.
Обезьяна Пейджер играет в MindPong — пинг-понг, управляемый силой мысли
Реальные перспективы нейроинтерфейсов
Хотя концепция прямой, мгновенной загрузки знаний прочно остаётся в области научной фантастики, интерфейсы «мозг-компьютер» действительно могут помочь в процессе обучения. Одним из многообещающих направлений является использование BCI для предоставления обратной связи в реальном времени об активности мозга человека. Это может служить мощным инструментом для улучшения сосредоточенности, концентрации и памяти.
Отслеживая определённые паттерны мозговых волн, связанные с этими состояниями, люди могут научиться сознательно модулировать свою нейронную активность для оптимизации своих когнитивных способностей. Кроме того, BCI могут ускорять обучение сложным двигательным навыкам, предоставляя важную обратную связь. В будущем эта технология, возможно, будет полезна людям, которые хотят с нуля освоить какой-либо вид спорта.
Другое потенциальное применение заключается в способности BCI определять уровень вовлечённости, внимания или общего когнитивного состояния учащегося во время выполнения задачи. Эта информация затем может быть использована для динамической адаптации учебного процесса.
Проблемы нейроинтерфейсов
Нейроинтерфейсы, такие как Neuralink, открывают невероятные возможности, но и создают серьёзные проблемы, которые важно учитывать и решать.
Безопасность имплантов
Операция по установке чипа в мозг — это серьёзное хирургическое вмешательство с рисками инфекций и кровотечений. Со временем организм может отторгать инородное тело, образуя рубцы вокруг импланта, что ухудшает его работу. Тончайшие провода могут смещаться внутри мозга, а батарея устройства может перегреваться. Если потребуется удалить имплант, это тоже будет сложная и рискованная операция.
У профессора Ксавье из «Людей Икс» тоже был своего рода нейроинтерфейс — противники смогли навредить киногерою именно с помощью взлома этого устройства
Угроза приватности
Нейроинтерфейсы считывают наши мысли и эмоции — самую личную информацию, которая только может быть. Если эти данные попадут в чужие руки, последствия могут быть катастрофическими: от шантажа до кражи личности. Беспроводная передача сигналов от импланта делает систему уязвимой для хакерских атак. Возможно, решить это поможет квантовая коммуникация.
Риск «взлома мозга»
Злоумышленники теоретически могут получить контроль над нейроинтерфейсом и влиять на мысли или действия человека. Они могут перехватывать мозговые сигналы, менять настройки устройства или даже посылать вредоносные команды прямо в мозг. Это поднимает вопросы о том, остаёмся ли мы хозяевами собственного разума.
Социальное неравенство
Дорогие нейротехнологии могут быть доступны только богатым, что создаст новый вид неравенства. Люди с имплантами получат преимущества в работе и учёбе, а остальные окажутся в невыгодном положении. При этом грань между лечением болезней и улучшением здорового человека остаётся размытой.
Что такое квантовая связь и как её можно использовать
Итог
Технология Neuralink представляет собой значительный скачок вперёд в области инвазивных интерфейсов «мозг-компьютер», и первые результаты испытаний на людях показывают, что эта технология действительно работает.
Однако идея прямой загрузки знаний в мозг пока что остаётся в области научной фантастики, так как каждый мозг уникален, а о том, как в нём хранится информация, известно очень мало.
В конечном счёте дальнейшее развитие BCI сулит трансформацию здравоохранения и взаимодействия человека с компьютером, но это требует ответственного подхода к инновациям и строгого этического надзора.