Заявление Маска из области фэнтези?
Александр Каплан: Компания Илона Маска действительно сделала устройство для вживления в мозг множества электродов. Но смотря о каких намерениях идет речь. Если о движении кисти руки, пальцев, то это вполне реально. Сегодня зоны мозга, которые отвечают за всю моторику, известны. Вводите в них электроды и ловите сигналы, которые идут из мозга к соответствующим мышцам. Достаточно сигналов от двух десятков нейронов. Этими сигналами, можно, например, управлять протезом.
Совсем иное дело, если вы хотите вести диалог с мозгом. Напомню, что в мозге человека 86 миллиардов нейронов. Предположим, с помощью электродов Маска исследователи зарегистрируют сигналы от десятков и даже сотен тысяч нейронов, но в сравнении с общим их числом это ничтожно мало, далеко не достаточно для серьезного диалога. Ведь высшие психические функции охватывают весь мозг. Поэтому нам придется смириться с тем, что мы никогда не сможем подключиться ко всему мозгу и таким путем расшифровать, даже элементарные мысли, например, не просто намерение к движению руки, но какова цель этого действия, не говоря о каких-то более глубоких мыслях .
Предположим наука найдет способ подключиться ко всем 86 миллиардам нейронов. Тогда можно понять, что мозг хочет и почему?
Александр Каплан: В настоящее время у исследователей нет даже теоретических подходов к "расшифровке" мозга, хотя бы потому, что для этого необходимо знать коды нервной деятельности, которые в каждой паре нейронов выработались в ходе индивидуального развития человека. Нам неизвестны языки этого разноплеменного сообщества миллиардов нервных клеток.
Фантастика, которая никогда не сбудется?
Александр Каплан: Да, это ненаучная фантастика. Тем не менее есть обходной путь для налаживания диалога между мозгом и компьютером. Пусть у нас в распоряжении будут мозговые сигналы всего от нескольких тысяч (чем больше, тем лучше) нервных клеток. Мы не будем стараться расшифровать язык этих сигналов, понятный только самим нейронам, подадим их к искусственной нейронной сети и используем уже хорошо освоенную в современных технологиях логику обучения этих сетей "на примерах".
Скажем, для распознавания разных пород собак этой сети надо предъявить много вариантов этих собак, каждый раз указывая, что за порода демонстрируется в данный момент. Так же и с сигналами от нервных клеток: даем человеку разные задания,например, мысленно сделать движения тем или иным пальцем, много раз подряд. Пусть искусственная сеть научится распознавать эти мысли по особенностям потоков сигналов от нервных клеток. Во многом эта задача уже решена в разных лабораториях: без расшифровки натуральных кодов мозга по особенностям его электрической активности, известным только обученной нейросети, она начинает различать намерения человека к движению.
Для распознавания мысленных движений пальцами такая матрица, наверное, сработает, но ведь речь о глубоких намерениях, о мыслях, в конце концов. Тут без натуральных кодов мозга вряд ли получится...
Александр Каплан: Вы правы, именно на этом этапе, на распознавании более широкого набора мысленных образов, традиционные схемы мозг - компьютер стали пробуксовывать, им тем труднее становится находить различия в потоках сигналов от нервных клеток, чем более абстрактными становятся тестовые задания для человека даже, если требуется представить всего лишь мандарин и яблоко. Конечно, если мы сами эти образы различаем, значит, и в мозговой активности есть какие-то различия, просто они, видимо, недостаточно контрастны, чтобы нейросети научились их распознавать. Как бы сделать эти различия более контрастными, более понятными для нейросети?
Вот здесь наша главная идея: надо привлечь в помощники сам мозг, сделать его общение с нейросетью диалоговым!
То есть в вашей диалоговой системе мозг станет помогать искусственной нейросети?
Александр Каплан: Видите ли, мозг весьма эгоистичен. В природе так устроено, что мозг в своей деятельности склонен исходить только из своих интересов. Наша задача сделать такую нейроинтерфейсную систему, в которой мозг сам "захочет" быть понятным для искусственной нейросети. Пластические возможности мозга настолько велики, что намного перекроют любые запросы искусственных нейросетей. Мозгу нужно только понять эти запросы, оценить насколько они ему интересны. Значит, традиционные нейроинтерфейсные системы нужно перестроить таким образом, чтобы в их контурах не только получать сигналы от мозга, но и сообщать мозгу, насколько эти сигналы оказались понятными для нейросети.
Как это может выглядеть в реальности?
Александр Каплан: Допустим, мы хотим создать нейроинтерфейсный контур, в котором мысленное представление мандарина или яблока включает соответственно приятную или неприятную музыку. Понятно, что в этом контуре мозг будет "заинтересован", чтобы нейросеть хорошо распознавала его мысль про мандарин. Мозгу и нейросети придется с обеих сторон работать над задачкой распознавания образа мандарина и яблока: мозг будет подбирать для нейросети наиболее понятные для нее сигналы, а нейросеть, со своей стороны, насколько это ей задали программисты, будет перестраивать свои алгоритмы, чтобы понять сигналы мозга. Самым важным в подобного рода модельных задачках будет уже не столько разработка конкретных систем управления на линии "мозг - компьютер", сколько создание условий для возникновения "мозг-машинного" языка общения по взаимным "интересам", не требующего знания кодов нервных клеток.
Такие интерфейсы имеют большое будущее, но особенно они важны в медицине?
Александр Каплан: Диалоговые нейроинтерфейсы на основе "мозг-машинного" языка действительно могут стать прорывом в построении систем "человек - машина", "мозг - компьютер". В медицине, особенно в области восстановления и поддержания ресурсов мозга, диалоговые нейроинтерфейсные системы могут открыть новые подходы, поскольку дадут возможность мозгу самому "рассказывать" о своих проблемах специализированным для медицины искусственным нейронным сетям.
Это все теория или такие работы уже ведутся?
Александр Каплан: Только что в Самаре завершилась 5-я международная конференция по нейроинтерфейсам, в которой мировые лидеры в этой области, в том числе и от России, показали высокие достижения в создании так называемых "двусторонних нейроинтерфейсов". Это говорит о том, что вскорости дело подойдет и к диалоговым нейроинтерфейсам. У меня в лаборатории эти работы уже начались.