Компьютеры воспринимались как нечто совершенно отдельное от человека до тех пор, пока не появился интернет. С того времени началось становление новой, гибридной цивилизации людей и компьютеров.
Первым этапом на пути к ее созданию можно считать появление интернета вещей, который обещает связать воедино не только нашу умную бытовую технику и умные дома, но и умные заводы, превратившись, таким образом, в Индустриальный интернет. Этот этап еще далек от завершения, но уже началась подготовка ко второму этапу, намеревающемуся вовлечь в общую сеть наши мозги.
Интернет мыслей
Представьте себе технологию будущего, которая обеспечит мгновенный доступ к мировым знаниям и искусственному интеллекту (ИИ) буквально по желанию, стоит лишь подумать о какой-то конкретной теме или нерешенном вопросе. Коммуникации, образование, работа и мир, каким мы его знаем, - изменится все.
29 марта в научном журнале Frontiers in Neuroscience вышла статья "Нейро-облачный интерфейс", поведавшая о появлении удивительных вещей на стыке нанотехнологий, наномедицины, ИИ и вычислений. Авторы статьи - участники международной исследовательской группы под руководством Нуно Мартинса из Калифорнийского университета в Беркли. Они предсказывают, что уже в этом столетии будет создан нейро-облачный интерфейс, соединяющий клетки неокортекса с обширными облачными вычислительными сетями в режиме реального времени. Напомним, что неокортекс, или попросту "новая кора", - это новейшая, самая умная и "сознательная" часть мозга, особенно развитая именно у человека.
Как отмечает ScienceDaily, концепцию нейро-облачного интерфейса изначально предложил знаменитый изобретатель, писатель и футуролог Рэй Курцвейл. Он предположил, что для соединения неокортекса человеческого мозга с "синтетическим" неокортексом в облаке можно использовать нейронные нанороботы. Пионером в разработке нейронных нанороботов является Роберт Фрейтас-младший, который стал участником группы Мартинса.
Предложенные Фрейтасом нейронные нанороботы будут обеспечивать прямой мониторинг и контроль сигналов, поступающих от клеток мозга и к ним. "Эти устройства могли бы перемещаться по сосудистой сети человека, преодолевать гематоэнцефалический барьер и точно фиксировать свое положение между или даже в клетках мозга, - объясняет Фрейтас. - Затем, используя беспроводную связь, они будут обмениваться закодированной информацией с облачной суперкомпьютерной сетью, осуществляя таким образом мониторинг состояния мозга и извлечение данных в режиме реального времени".
Группа Мартинса утверждает, что облачный неокортекс позволит загружать информацию в человеческий мозг, словно в фильме "Матрица". "Система нейро-облачного интерфейса, оснащенная нейронной наноробототехникой, сможет предоставить людям мгновенный доступ ко всем накопленным человеческим знаниям, доступным в облаке, при этом значительно улучшив возможности обучения человека и его интеллект", - говорит Мартинс.
Такая технология позволит нам в будущем создать "глобальный супермозг". Он сможет соединять в единую сеть мозги людей и ИИ, обеспечивая коллективное мышление. Авторы статьи уже даже придумали название этой сети - BrainNet (Brain Network - Мозговая сеть). Другой вариант - Интернет мыслей (Internet of thoughts).
"Простой экспериментальный вариант системы BrainNet уже протестирован и позволил обмениваться информацией между отдельными мозгами через облако, - утверждает Мартинс. - Использовались электрические сигналы, записанные через череп "отправителей", и магнитная стимуляция через череп "получателей". Это позволило "получателям" и "отправителям" выполнять совместные задачи".
Ученые предвидят в будущем, с дальнейшим развитием нейронной наноробототехники, создание "супермозгов", которые смогут использовать мысли и силу мышления любого количества людей и машин в режиме реального времени. Это радикальным образом изменит всю человеческую цивилизацию. "Коллективное мышление может революционизировать демократию, усилить эмпатию и в конечном итоге объединить разнообразные по своей культуре человеческие группы в поистине глобальное общество", - предсказывает Мартинс.
Когда же мы сможем подключиться к BrainNet? По оценкам группы Мартинса, даже уже существующие суперкомпьютеры обладают вычислительной скоростью, позволяющей обрабатывать необходимые объемы нейронных данных для нейро-облачного интерфейса, - и они становятся все быстрее. Скорее всего, самым узким местом в разработке нейро-облачного интерфейса станет передача нейронных данных в суперкомпьютеры и обратно из них. "Эта задача включает в себя не только поиск пропускной полосы для глобальной передачи данных, - предостерегает Мартинс, - но также и то, как включить обмен данными с нейронами через крошечные устройства, встроенные глубоко в мозг".
Одним из решений, предложенных авторами статьи, является использование магнитоэлектрических наночастиц для эффективного усиления связи между нейронами и облаком. "Эти наночастицы уже использовались у живых мышей для соединения внешних магнитных полей с нейронными электрическими полями - то есть для обнаружения и локального усиления этих магнитных сигналов, что позволяет им изменять электрическую активность нейронов, - поясняет Мартинс. - Это может работать и в обратном направлении: электрические сигналы, производимые нейронами и нанороботами, могут усиливаться магнитоэлектрическими наночастицами, чтобы их можно было обнаружить вне черепа".
Завести эти наночастицы - и нанороботов - безопасно в мозг через кровообращение будет, пожалуй, самой большой проблемой для всех работающих в области нейро-облачных интерфейсов. "Потребуется тщательный анализ биораспределения и биосовместимости наночастиц, прежде чем их можно будет рассматривать для развития человека. Тем не менее с учетом того, что эти и другие многообещающие технологии для нейро-облачного интерфейса развиваются все более быстрыми темпами, Интернет мыслей может стать реальностью еще до конца столетия", - заключает Мартинс.
Швейная машинка для мозга
Над проблемой, сформулированной группой Мартинса, - как обеспечить передачу данных из мозга - работают и другие исследовательские команды. 14 марта группа ученых из Калифорнийского университета в Сан-Франциско под руководством Тимоти Хансона разместила на сервере препринтов bioRxiv статью "Швейная машина для малоинвазивной нейронной записи". Малоинвазивными называются любые процедуры, обеспечивающие меньшее вмешательство в организм, чем применяемые для той же цели открытые операции.
Как отмечает Bloomberg, ученые годами работали над тем, как поместить электроды в мозг, при этом нанося как можно меньше повреждений или воспалений. Одной из основных задач является создание очень гибких электродов, которые могут двигаться вместе с мозгом, но достаточно жестких, чтобы их можно было имплантировать в нужное место. Маккензи Матис из Гарвардского университета, не связанный с группой Хансона, сравнивает эту проблему с инъекцией приготовленных спагетти в желе. По оценке Матиса, исследование группы Хансона - "большой шаг в правильном направлении".
Группа Хансона изобрела новый способ быстрого вживления электродов в мозг. Этот способ уже опробован на крысах. Система работает по принципу швейной машины и поможет создать нейро-компьютерный интерфейс, способный подключить человеческий мозг к компьютеру.
Принцип работы швейной машины для мозга, изобретенной учеными, заключаются в удалении крохотной части черепа и внедрении в мозг жесткой иглы, через которую затем в ткани мозга впрыскиваются гибкие тонкие полимерные электроды длиной несколько миллиметров. Машина имплантирует электрод вглубь мозга каждые несколько секунд - намного быстрее по сравнению с другими методами. На затылке помещается небольшая печатная плата, которая записывает сигналы от мозга.
Пройдут еще долгие годы, прежде чем этот способ будет опробован на людях. Тем не менее это исследование показывает путь к мониторингу, а возможно, и стимуляции мозговой деятельности с минимальным вмешательством в череп и мозг. Это может позволить когда-нибудь в будущем создать устройство с ИИ, к которому люди смогут подключиться своим сознанием.
Правда, такому бизнесу может быть трудно найти клиентов, желающих перенести операцию, чтобы удалить кусочек их черепа. Научное сообщество видит перспективу прежде всего в той версии технологии, которая могла бы лечить пациентов с болезнью Паркинсона, потерей памяти или другими заболеваниями головного мозга.
Работу группы Хансона финансирует DARPA - Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов Министерства обороны США, известно своей ролью в формировании интернета и GPS. На проект "Крысиный мозг" DARPA выделило Калифорнийскому университету в Сан-Франциско $2,1 млн.
"Несмотря на то что необходимы дополнительные исследования для совершенствования всей интерфейсной системы и лучшей интеграции ее компонентов, эти разработки могут в конечном итоге открыть возможность объединения робототехники следующего поколения, программного обеспечения ИИ и электроники для создания альтернатив сегодняшним нейрохирургическим методам", - говорит директор бюро биологических технологий DARPA Джастин Санчез.
Рассказывая о работе группы Хансона, агентство Bloomberg подчеркнуло, что пять членов этой группы связаны с компанией Neuralink Илона Маска, хотя в своей статье ученые об этом не упоминают. О задачах своего нового стартапа Маск рассказал в апреле 2017 г. Команда Neuralink работает над созданием "нейронного кружева" - чипов размером несколько микрон, которые улучшили бы когнитивные способности человека.
Маск анонсировал, что к 2021 г. компания выпустит чипы для пациентов, перенесших инсульт, а также для людей с онкологическими и врожденными заболеваниями. Устройства помогут восстановить память и двигательные функции, а со временем позволят обмениваться мыслями. К 2027 г. "нейронное кружево" должно стать общедоступным для всех людей.
По словам Маска, сверхзадача Neuralink состоит в создании такого нейро-облачного интерфейса, который сделает возможным симбиоз человека и ИИ. При этом ИИ будет ощущаться человеком как его собственная часть, а не как внешнее устройство.
Когда человек проголодался, он не говорит: "Моя лимбическая система голодна". Он говорит: "Я голоден". Точно так же, поясняет Маск, когда вы будете искать решение проблемы и ваш ИИ найдет ответ, вы не скажете: "Мой ИИ нашел ответ". Вы скажете: "Я нашел ответ".
Нейро-облачный интерфейс нужен для того, чтобы обеспечить высокую пропускную способность канала связи между мозгом человека и ИИ. "Проблема состоит в том, - говорит Маск, - что пропускная способность коммуникации чрезвычайно низка, особенно на выходе. Когда вы выводите информацию на телефон, вы очень медленно двигаете двумя пальцами. Это безумно медленная коммуникация. Если пропускная способность слишком низка, ваша интеграция с ИИ будет очень слабой. Учитывая ограничения низкой пропускной способности, все теряет смысл. ИИ будет просто жить сам по себе, потому что мы будем слишком медленно с ним общаться. Чем быстрее коммуникация, тем больше можно интегрироваться, чем медленнее коммуникация, тем меньше. И чем больше мы разделены - чем больше ИИ будет "чужим", - тем вероятнее, что он на нас плюнет. Если ИИ будут отдельными и умнее нас, как убедиться, что их функции оптимизации не навредят человечеству? Если же мы достигнем тесного симбиоза, ИИ не будет "другим", он будет с вами в родстве, так же как вы в родстве с вашей лимбической системой".
Илон видит пропускную способность коммуникации ключевым фактором, который определит уровень интеграции с ИИ. А этот уровень интеграции - ключевой фактор того, сможем ли мы повлиять на ИИ в будущем. "У нас будет выбор: либо остаться в стороне и стать бесполезными, как домашнее животное, либо слиться с ИИ. Впрочем, стать домашним котиком - это еще неплохой исход", - предупреждает Маск.
Для работы над этим проектом он отбирал лучших экспертов и самостоятельно провел встречи с тысячью специалистов из разных областей. Позже стало известно, что в сентябре 2017-го Neuralink заключил контракт с Калифорнийским университетом в Дэвисе о проведении лабораторных исследований на приматах.
В скором времени ожидаются новости о результатах работы Neuralink. По крайней мере сам Маск 10 апреля сообщил: "Вероятно, нечто примечательное будет объявлено через несколько месяцев". Пока же можно лишь напомнить, что фантазии Маска, как уже многократно подтверждалась, имеют обыкновение претворяться в реальность.
Решетка для воспоминаний
До сих пор шла речь об интерфейсах, считывающих сигналы из мозга с помощью нанороботов, как у группы Мартинса, электродов, как у группы Хансона, или чипов, как у Neuralink Маска. Но это, похоже, не предел технологических возможностей.
Группа исследователей из Университета Пердью разработала новый квантовый материал, который будет способен переносить информацию прямо из человеческого мозга в компьютер. Исследование пока находится на раннем этапе, но ориентируется на амбициозные цели типа загрузки мозга в облако или подключения людей к компьютеру для отслеживания показателей здоровья. Все эти концепции прежде были исключительно уделом научной фантастики.
О своем исследовании ученые рассказали в статье, которая вышла в журнале Nature Communications 10 апреля. Основой для их квантового материала стал редкоземельный минерал под названием никелат перовскита. Исследователи называют свой материал квантовым, поскольку он обладает электронными свойствами, которые не могут быть объяснены классической физикой и которые дают ему уникальное преимущество перед другими материалами, используемыми в электронике, такими как кремний.
Благодаря особой никелатовой кристаллической решетке материал обладает огромной чувствительностью к ионным потокам, которые станут мостом между биохимией мозга и электронным двоичным кодом компьютеров. "Цель состоит в том, чтобы преодолеть разрыв между тем, как думает электроника, а она это делает с помощью электронов, и тем, как думает мозг, который делает это с помощью ионов. Этот материал помог нам найти такой мост", - говорит главный автор статьи Хай-Тян Чжан.
Как утверждают ученые, никелатовая решетка может напрямую преобразовывать электрохимические сигналы мозга в электрическую активность, которая может быть интерпретирована компьютером. На сегодня новый материал может только регистрировать некоторые нейромедиаторы, так что весь мозг загрузить в облако таким способом пока не выйдет. Однако исследователи предполагают, что если технология будет прогрессировать, то материал можно будет использовать для обнаружения ранних признаков неврологических заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, или даже для хранения воспоминаний.
"Представьте себе, что вы поместили в мозг электронное устройство. Когда естественные функции мозга начнут увядать, человек все еще сможет извлекать воспоминания из этого устройства, - говорит один из авторов статьи Шрирам Раманатхан. - Мы с уверенностью можем сказать, что этот материал предоставляет потенциальный путь к созданию вычислительного устройства, которое сможет хранить и передавать воспоминания".
Как сообщает Университет Пердью, работу его ученых поддержало множество организаций, включая Национальный научный фонд США, Содружество Гилбрета при Технологическом колледже Университета Пердью, Управление научных исследований Военно-воздушных сил США, Национальный институт психического здоровья, Управление военно-морских исследований и Министерство энергетики США.
Каким будет третий этап
Допустим, с помощью тех или иных технологий (возможно, еще более фантастических, чем разрабатываемые сейчас) Интернет мыслей уже создан и объединил всех людей в единый супермозг. На этом создание гибридной цивилизации не завершится. Наступит черед третьего этапа - самого драматического.
Имеется в виду генетическая трансформация вида Homo sapiens, в результате которой нейро-облачный интерфейс и симбиоз с ИИ станут врожденными и будут наследоваться детьми от родителей. Не следует полагать, что это - дело какого-то совсем уж отдаленного будущего. Если мы объединимся в супермозг, то он быстро придумает, как перепрограммировать наши гены и вписать в них свой контроль над нами.
Наверное, будет иметься кнопочка для отключения себя от ИИ. Но вряд ли многие будут пользоваться ею хотя бы изредка. Судя по тому, какую власть над человеческими мозгами уже сейчас имеют масс-медиа, большинство людей удовлетворится иллюзией сохранения индивидуальности.
Юрий Вишневский
