Buch lesen: «Будущее разума», Seite 7
Чтение мыслей
Надо сказать, что в соседнем с лабораторией Галланта здании другой доктор – Брайан Парсли – с коллегами буквально читает человеческие мысли, по крайней мере в принципе. Одна из его помощниц, доктор Сара Щепански, объяснила мне, каким образом им удается распознать слова в сознании человека.
Исследователи воспользовались технологией электрокортикографии (ЭКоГ), которая позволяет получить на порядок более чистый и сильный сигнал, чем традиционная ЭКГ. ЭКоГ выдает беспрецедентные по точности и разрешению данные, поскольку сигналы считываются непосредственно с поверхности мозга и не проходят сквозь череп. Неприятная особенность этого метода заключается в том, что для его применения необходимо удалить часть черепа и поместить тонкую сетку с 64 электродами в узлах решетки 8×8 мм непосредственно на обнаженный мозг.
К счастью, им удалось получить разрешение на эксперименты с ЭКоГ-сканированием больных эпилепсией, страдавших изнурительными припадками. Сетка помещалась на мозг пациента во время операции на открытом мозге, проводившейся врачами Калифорнийского университета в Сан-Франциско.
Пациент слышит слова, и сигналы из его мозга регистрируются электродами, поступают в прибор и записываются. Со временем формируется словарь, где каждому слову ставится в соответствие сигнал, полученный с электродов. Позже, когда это слово произносится еще раз, на аппарате появляется уже знакомый электрический сигнал. Это означает, что, если человек произнесет слово мысленно, компьютер подхватит характерный сигнал и сможет распознать его.
Такая технология позволяет вести разговор полностью телепатически. Кроме того, не исключено, что полностью парализованные жертвы инсульта смогут «говорить» при помощи синтезатора речи, который будет распознавать электрические паттерны отдельных слов.
Неудивительно, что ММИ (мозго-машинный интерфейс) превратился в одну из самых «горячих» областей исследования, и научные группы по всей Америке объявляют о крупных открытиях. Аналогичные результаты были получены учеными Университета Юты в 2011 г. Они поместили сетку с 16 электродами на участок коры мозга, отвечающий за движение лицевых мышц (он управляет движениями рта, губ, языка и лица), и область Вернике, которая обрабатывает информацию, связанную с речью.
Затем человека просили произнести десять самых обычных слов, таких как «да» и «нет», «горячо» и «холодно», «есть» и «пить», «привет» и «пока», «больше» и «меньше». Записав сигналы, испускаемые мозгом при произнесении этих слов, ученые составили приблизительный словарь соответствия между произносимыми словами и сигналами мозга. Позже, когда пациент произносил какие-то из этих слов, они могли определить их по записям с точностью от 76 до 90 %. В качестве следующего шага планируется использовать сетку со 121 электродом для лучшего разрешения.
В будущем подобная процедура может оказаться полезной для тех, кто пострадал от инсульта или другого парализующего заболевания, например бокового амиотрофического склероза; такие пациенты смогут научиться говорить при помощи технологии ММИ.
Печатать силой мысли
В клинике Мейо (штат Миннесота) доктор Джерри Ши снабдил больных эпилепсией датчиками ЭКоГ, чтобы они могли научиться печатать силой мысли. Все, что необходимо для работы такого устройства, – это простая калибровка. Сначала пациенту показывают серию букв и просят сосредоточиться мысленно на каждой из них. Пока испытуемый рассматривает очередную букву, компьютер записывает излучаемые мозгом сигналы. Как и в других подобных экспериментах, если удается составить словарь, то после этого испытуемому достаточно просто подумать о букве, чтобы она появилась на экране. Таким образом, человек получает возможность печатать силой мысли.
Руководитель этого проекта доктор Ши утверждает, что точность его аппарата достигает почти 100 %. Он надеется, что в будущем ему удастся создать машину для записи не только слов, но и образов, которые рождаются у пациента в мозгу. Такой аппарат мог бы пригодиться художникам и архитекторам, но, как мы уже говорили, у технологии ЭКоГ есть существенный недостаток: электродам необходимо обеспечить непосредственный контакт с мозгом.
А пока пишущие машинки на основе ЭЭГ – они неинвазивны – потихоньку выходят на рынок. Хотя печатают они не настолько точно, как машинки на основе ЭКоГ, но зато их можно продавать первому встречному и для их использования не нужно вскрывать собственный череп. Австрийская компания Guger Technologies недавно продемонстрировала такую машинку на торговой выставке. По словам представителей компании, научиться пользоваться ею может любой примерно за десять минут; после этого можно печатать со скоростью 30–50 знаков в минуту.
Телепатическая диктовка и сочинение музыки
Следующим шагом могла бы стать передача целых разговоров, что резко ускорило бы развитие телепатических средств связи. Проблема, однако, заключается в том, что для этого потребовалось бы составить точный словарь на несколько тысяч слов и соответствующих им ЭЭГ-, МРТ– или ЭКоГ-сигналов. Но если можно распознать по электрическим сигналам несколько сотен специально отобранных слов, вероятно, можно и быстро передавать слова обычного разговора. Это означает, что человек будет думать целыми предложениями и абзацами, а компьютер будет их распечатывать.
Такая технология могла бы пригодиться журналистам, писателям и поэтам, которым оставалось бы просто думать, а компьютер принимал бы их мысленную диктовку. Кроме того, компьютер мог бы выполнять обязанности ментального секретаря. Вы давали бы такому роботу-секретарю указания по поводу обеда, направления и даты поездки, планов на отпуск, а он сам бы все бронировал и организовывал.
Но записывать таким образом можно не только речь, но и музыку. Музыкантам было бы достаточно просто напеть мысленно несколько мелодий, и компьютер распечатал бы их в нотной записи. Для этого предварительно нужно напеть мысленно серию нот и записать в компьютер соответствующие электрические сигналы. В результате получится словарь, и в следующий раз, когда вы подумаете о какой-то музыкальной ноте, компьютер будет готов записать ее в музыкальной нотации.
В научной фантастике телепаты часто общаются между собой, невзирая на языковые барьеры, поскольку считается, что мысли универсальны. Однако вполне возможно, что это не так. Чувства и эмоции действительно могут быть невербальными и универсальными, так что их, вероятно, можно телепатически посылать кому угодно, а вот рациональные мысли очень тесно связаны с языком. Сложные мысли вряд ли преодолеют языковой барьер. Слова даже телепатически будут передаваться на том же языке, на котором мы говорим.
Телепатические шлемы
В научной фантастике также часто встречаются телепатические шлемы. Надеваешь такой, и – готово! – можешь читать чужие мысли. Армия США, надо сказать, проявляет большой интерес к этой технологии. В реальном бою, когда вокруг гремят взрывы, а над головой свистят пули, телепатический шлем может оказаться спасением, поскольку в боевых условиях трудно обеспечить передачу команд и сообщений. (Это я могу подтвердить лично. Много лет назад, во время Вьетнамской войны, я нес службу в пехоте в форте Беннинг, недалеко от Атланты (штат Джорджия). Во время стрельб взрывы ручных гранат и автоматные очереди звучали оглушительно; шум был настолько сильным, что расслышать что-нибудь поверх него было попросту невозможно. Три дня после этого у меня звенело в ушах.) С телепатическим шлемом солдат мог бы, несмотря на шум и грохот, мысленно общаться с другими солдатами своего взвода.
Не так давно армия выдала грант $6,3 млн доктору Гервину Шалку из Медицинского колледжа в Олбани (штат Нью-Йорк), но все понимают, что разработка настоящего телепатического шлема – дело не одного года. Пока доктор Шалк экспериментирует с технологией ЭКоГ, которая требует размещения сетки с электродами непосредственно на поверхности мозга. В этом случае компьютер уже способен распознавать гласные и 36 отдельных слов в действующем мозге. В некоторых экспериментах ученому удается достичь почти 100 %-ной точности. Пока, однако, эта технология не годится для армии США, поскольку для ее применения требуется удалить часть черепной коробки в чистых, стерильных условиях операционной. К тому же распознавание гласных и 36 слов – далеко не то же самое, что пересылка срочных сообщений в штаб в пылу сражения. Но эксперименты с ЭКоГ демонстрируют, что мысленное общение на поле боя возможно.
Еще один метод изучает в настоящее время доктор Дэвид Пеппел из Нью-Йоркского университета. Вместо того чтобы вскрывать черепа испытуемых, он использует технологию магнитоэнцефалографии (МЭГ), т. е. создает электрические заряды в мозгу при помощи крохотных импульсов магнитной энергии, а не электродов. Преимуществом этой технологии, помимо неинвазивности, является то, что аппарат МЭГ, в отличие от более медленных аппаратов МРТ, способен точно измерить мгновенные изменения в нейронах. Пеппел в ходе экспериментов сумел записать электрическую активность слухового центра коры в момент, когда человек мысленно произносит определенное слово. Но у его метода тоже есть недостатки: запись такого рода производится при помощи больших, размером с письменный стол, аппаратов для генерации магнитных импульсов.
Очевидно, многим хочется создать прибор для чтения и передачи мыслей, который был бы неинвазивным, портативным и точным. Доктор Пеппел надеется, что его работа с МЭГ-технологией дополнит те исследования, которые проводятся с использованием ЭЭГ-датчиков. Но появления настоящих телепатических шлемов нам, вероятно, придется ждать еще много лет, потому что аппараты МЭГ и ЭЭГ не отличаются точностью.
МРТ в сотовом телефоне
В настоящее время нас сдерживает также относительная примитивность существующих инструментов. Но со временем будут появляться все более совершенные инструменты, при помощи которых мы сможем зондировать мозг все лучше и лучше. Следующим серьезным прорывом может стать портативный МРТ-аппарат.
Причина, по которой аппарат МРТ в настоящее время обязан быть таким огромным, заключается в том, что для его работы необходимо создать однородное магнитное поле, поскольку чем поле однороднее, тем выше разрешение прибора. Чем больше будет магнит, тем более однородным получится поле и тем точнее будут снимки. Однако физикам известны точные математические характеристики магнитных полей (их установил Джеймс Клерк Максвелл еще в 1860-е гг.). В 1993 г. в Германии доктор Бернхард Блюмих с коллегами сконструировал самый маленький в мире аппарат МРТ, который по размерам был не больше дипломата. Такой аппарат использует слабое и не слишком однородное магнитное поле, но суперкомпьютер вполне способен проанализировать магнитное поле и соответствующим образом скорректировать полученные снимки, так что в результате получается реалистичное трехмерное изображение. А поскольку мощность компьютеров удваивается примерно каждые два года, современные компьютеры уже обладают достаточной вычислительной мощностью, чтобы проанализировать магнитное поле, созданное аппаратом размером с кейс, и компенсировать его искажения.
В 2006 г. доктор Блюмих и его коллеги продемонстрировали возможности своей машины, сделав МРТ-снимки мумии древнего человека Эци, замерзшего во льдах примерно 5300 лет назад, в конце последнего ледникового периода. Поскольку замерз Эци в неловкой позе с разведенными в стороны руками, запихнуть его тело в традиционный аппарат МРТ было довольно проблематично, но портативный аппарат доктора Блюмиха без труда справился с задачей и получил снимки.
Физики считают, что с ростом мощности компьютеров МРТ-аппарат будущего может быть не больше сотового телефона. Данные с такого устройства можно будет сразу же переправить на суперкомпьютер, который обработает информацию и построит трехмерное изображение. (В этом случае слабость магнитного поля компенсируется увеличением вычислительных мощностей.) Тогда исследования многократно ускорятся. «Возможно, создание прибора, подобного фантастическому трикордеру из фильма “Звездный путь”, уже не за горами», – считает доктор Блюмих. (Трикордер – небольшой ручной сканирующий прибор, способный мгновенно диагностировать любую болезнь.) В будущем у вас в домашней аптечке, возможно, будет стоять более мощный компьютер, чем тот, которым на сегодняшний день может похвастаться крупная университетская клиника. И вам не придется ждать от клиники или университета разрешения воспользоваться дорогущим МРТ-устройством; вы сможете сами, не выходя из гостиной, собрать всю необходимую информацию (для этого достаточно будет провести над телом портативной МРТ-машинкой) и отправить ее по электронной почте в лабораторию для анализа.
Это, кстати, может означать, что когда-нибудь появится возможность сделать телепатический шлем на основе МРТ, ведь разрешение при использовании этого метода намного лучше, чем при ЭЭГ-сканировании. Вот что, вероятно, нас ждет в будущем. Внутри шлема будет располагаться электромагнитная катушка для генерации слабого магнитного поля и радиоимпульсов, зондирующих мозг. Во время боя необработанные МРТ-сигналы станут отправляться на карманный компьютер на поясе солдата. После этого информация будет передана по радио на сервер, расположенный далеко от поля сражения. Окончательная обработка данных будет проводиться на суперкомпьютере в далеком городе. После обработки сообщение будет передано по радио обратно к солдатам на поле сражения. Бойцы либо услышат сообщение через наушники, либо получат его через электроды, помещенные на слуховую зону коры мозга.
DARPA и человеческий фактор
Учитывая стоимость исследований, мы имеем право спросить: кто за них платит? Частные компании лишь недавно проявили интерес к этой передовой технологии, но и сейчас многие из них не спешат вкладывать деньги в исследования, которые еще неизвестно когда окупятся, да и окупятся ли. Пока основным спонсором этих исследований является принадлежащее Пентагону Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA), инициировавшее в свое время исследования некоторых важнейших технологий XX в.
Агентство DARPA было образовано президентом Дуайтом Эйзенхауэром после того, как русские в 1957 г. запустили первый спутник на орбиту Земли, шокировав тем самым западный мир. Осознав, что Соединенные Штаты могут легко проиграть Советам гонку за новые технологии, Эйзенхауэр основал Агентство, чтобы страна могла и дальше конкурировать с русскими. С годами некоторые проекты, начатые по инициативе Агентства, настолько разрослись, что стали независимыми. Одним из первых отпрысков DARPA стало NASA.
Стратегия Агентства читается как научная фантастика: его «единственным ориентиром являются радикальные инновации». Единственный смысл его существования – «ускорение наступления будущего». Ученые DARPA постоянно раздвигают границы физически возможного. Как сказал один из бывших руководителей Агентства Майкл Голдблатт, они стараются не нарушать законов физики, «или по крайней мере не нарушать сознательно. Или по крайней мере не больше одного в каждой программе».
Однако от научной фантастики Агентство отличает впечатляющий список вполне реальных достижений. Одним из самых ранних проектов DARPA 1960-х гг. был ARPANET, представлявший собой военную телекоммуникационную сеть, которая, по мысли разработчиков, должна была обеспечить электронную связь между учеными и чиновниками во время и после третьей мировой войны. В 1989 г. Национальный научный фонд решил, что в свете развала советского блока нет смысла держать эту разработку в секрете. Эту технологию рассекретили; чертежи и коды были опубликованы, и в результате ARPANET стал Интернетом.
Когда ВВС США потребовалось средство управления баллистическими ракетами в космосе, DARPA запустило Project 57 – совершенно секретный проект, целью которого было направить в случае ядерной войны водородные бомбы на защищенные хранилища советских ракет. Позже этот проект лег в основу системы GPS. Сегодня она указывает путь не ядерным ракетам, а заблудившимся автомобилистам.
Агентство DARPA было ключевым действующим лицом в целой серии изобретений, изменивших облик XX и XXI вв., включая сотовые телефоны, очки ночного видения, новейшие средства связи и метеорологические спутники. Мне посчастливилось несколько раз общаться с учеными и администраторами этой организации. Однажды, встретившись с одним из бывших директоров Агентства на приеме, где присутствовало множество ученых и футуристов, я задал ему давно интересовавший меня вопрос: почему багаж в аэропортах на присутствие взрывчатых веществ до сих пор обнюхивают собаки? Неужели у нас нет достаточно чувствительных датчиков, которые могли бы улавливать в воздухе следы взрывчатых химических веществ? Он ответил, что DARPA активно занималось этим вопросом, но столкнулось с серьезными техническими проблемами. Обонятельные рецепторы собаки, сказал он, развивались в течение миллионов лет и способны почувствовать присутствие в воздухе даже нескольких молекул вещества. Добиться такой же чувствительности от технических устройств, даже самых продвинутых и тонко настроенных, чрезвычайно трудно. Скорее всего, нам и дальше придется полагаться на четвероногих помощников, и в обозримом будущем ситуация не изменится.
В другой раз группа физиков и инженеров DARPA присутствовала на моем семинаре, посвященном будущему техники. После заседания я спросил, что больше всего беспокоит их самих. Единственный повод для тревоги, ответили они, – это имидж их организации в глазах общественности. Большинство никогда не слышали о DARPA, а кое-кто даже связывает Агентство с темными злодейскими кознями правительства – от вранья по поводу НЛО, Зоны 518 и Розуэлла9 до метеорологического оружия и т. п. Они вздыхали и говорили об этом с грустью. Если бы все эти слухи были правдивы, то они, конечно, с удовольствием воспользовались бы инопланетными технологиями. Вот было бы здорово! Вот был бы толчок реальным проектам!
Сегодня DARPA, бюджет которого составляет $3 млрд, нацелилось на создание мозго-машинного интерфейса. Обсуждая области его возможного применения, Майкл Голдблатт предлагает раздвинуть границы воображения. Он говорит: «Представьте, что было бы, если бы солдаты могли связываться друг с другом посредством одной только мысли… Представьте, что опасность биологического нападения сошла бы на нет. И представьте на мгновение мир, в котором учиться не сложнее, чем есть, а замена поврежденных частей тела организована не менее удобно, чем кафе, обслуживающее клиентов прямо в автомобиле. Какими бы невероятными ни казались эти картины и сложными задачи, все это – повседневная работа Отдела оборонной науки [подразделения DARPA]».
Голдблатт считает, что в будущем историки придут к выводу, что в долгосрочной перспективе результаты работы DARPA послужили улучшению природы человека (он говорит о «нашей будущей исторической силе»). И отмечает, что известный армейский лозунг «Будь всем, чем можешь» обретает новый смысл, если применить его к улучшению природы человека. Возможно, Майкл Голдблатт не случайно с таким жаром продвигает в Агентстве идею улучшения природы человека. Его дочь страдает церебральным параличом и всю жизнь прикована к инвалидному креслу. Болезнь, конечно, очень мешает жить (ведь она ежедневно и ежечасно нуждается в посторонней помощи), но девушка не сдается и преодолевает невзгоды. Она учится в колледже и мечтает основать собственную компанию. Голдблатт не скрывает, что его вдохновляет сила воли дочери. Редактор Washington Post Джоэл Гарро заметил: «Он занят тем, что тратит многие миллионы долларов на создание того, что вполне может стать следующим шагом в эволюции человека. И все же он не забывает и о том, что технология, в создании которой он участвует, когда-нибудь, возможно, позволит его дочери не только пойти, но и преодолеть болезнь».
Вопросы частной жизни
Впервые услышав об аппаратах чтения мыслей, люди, как правило, высказывают опасения по поводу сохранения прав человека на частную жизнь. Идея о том, что где-то может быть спрятана машина, без разрешения читающая самые потаенные наши мысли, нервирует любого. Сознание человека, как мы подчеркивали, невозможно без постоянного моделирования будущего. Чтобы это моделирование было точным, нам иногда приходится забредать в своем воображении на территории аморальности или беззакония, но в любом случае – не важно, реализуем мы подобные сценарии в действительности или нет – мы предпочитаем держать эти мысли при себе.
Жизнь ученых была бы намного проще, если бы они умели читать мысли на расстоянии при помощи портативных устройств (а не с помощью неуклюжих шлемов или хирургического вскрытия черепа), но законы физики делают этот процесс чрезвычайно сложным.
Когда я задал доктору Нисимото, сотруднику лаборатории доктора Галланта в Беркли, вопрос о частной жизни, он улыбнулся и ответил, что вне мозга радиосигналы стремительно ослабевают, и уже на расстоянии 2 м от человека они слишком слабы, чтобы в них можно было что-нибудь разобрать. (В школе все изучали законы Ньютона, поэтому, наверное, вы помните, что сила притяжения ослабевает пропорционально квадрату расстояния между объектами, и когда вы удвоите расстояние до звезды, действующая на вас сила ее притяжения ослабнет вчетверо. Но магнитные поля слабеют гораздо быстрее. Большинство сигналов обратно пропорциональны кубу или четвертой степени расстояния, так что, если увеличить дистанцию вдвое, магнитное поле ослабнет в восемь раз или больше.)
Более того, в эфире всегда присутствуют внешние помехи, которые маскируют и без того слабые сигналы, исходящие от мозга. Это одна из причин, по которым ученые свои эксперименты не могут проводить вне лабораторных стен. Причем даже в этих условиях им удается извлечь из работающего человеческого мозга лишь отдельные буквы, слова или образы. Пока что техника не способна записать всю ту лавину мыслей, что заполняет наш мозг, когда мы рассматриваем одновременно несколько букв, слов, фраз или обрабатываем другую информацию, так что использование этих устройств для чтения мыслей «как в кино» сегодня невозможно и останется таковым еще не один десяток лет.
В обозримом будущем для сканирования мозга по-прежнему будет требоваться непосредственный доступ к человеческому мозгу в лабораторных условиях. Но даже в том маловероятном случае, если кто-то все же отыщет способ читать мысли на расстоянии, вы всегда сможете этому противодействовать. Чтобы скрыть от посторонних самые заветные мысли, можно воспользоваться экраном и блокировать излучение мозга, чтобы оно ни в коем случае не попало не в те руки. Это легко сделать при помощи так называемой клетки Фарадея, которую великий британский физик Майкл Фарадей изобрел в 1836 г., хотя подобный эффект первым наблюдал еще Бенджамин Франклин. Принцип такого экранирования заключается в том, что электричество очень быстро рассеивается вокруг металлической клетки, так что электрическое поле внутри клетки получается равным нулю. Для демонстрации эффекта физики (включая и меня) предлагают войти в металлическую клетку, в которую затем направляют мощные электрические разряды. Человек при этом остается целым и невредимым. Именно поэтому самолеты выдерживают удар молнии, а кабели покрывают металлической оплеткой. Точно так же телепатические сигналы можно экранировать при помощи наложенной на мозг тонкой металлической фольги.
