Управлять силой мысли: как нейроинтерфейсы могут изменить человека

Нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) — это система технологий, которая создаёт связь между мозгом человека и компьютером. Она распознаёт электрические сигналы мозга и передаёт их специализированным компьютерным программам, которые отдают команды внешним устройствам, таким как компьютеры, нейропротезы, бытовые устройства и техника.

Нейроинтерфейс делает возможным то, что ещё недавно считалось фантастикой — управление силой мысли.

Развитие этой технологии открывает перед человечеством невероятные возможности. Однако есть нюанс — порой ложность запроса формирует ложность узнавания информации или познания, поскольку НКИ работает исключительно с исходными данными. Чтобы избежать возможных рисков, необходимы чёткая структура и алгоритм процесса создания и реализации нейроинтерфейсов.

Разберёмся, какие области применения нейроинтерфейсов уже реализованы и какие потенциальные возможности ещё предстоит раскрыть.

От медицины до видеоигр

Конструирование нейроинтерфейса представляет собой процесс проектирования, разработки и реализации устройств и систем, которые обеспечивают взаимодействие между нервной системой человека и внешними электронными устройствами.

Технологии НКИ напрямую считывают и анализируют активность мозга, после чего преобразуют её в управляющие сигналы. Кроме того, нейроинтерфейс позволяет также передавать обратную связь в нервную систему, чтобы, например, восстанавливать утраченные функции организма. Так, человек, утративший способность ходить, может получить электрические сигналы к мышцам ног с помощью специального устройства, которое позволит ему управлять своими действиями.

Основные компоненты нейроинтерфейса включают:

Сенсоры — устройства, которые регистрируют электрическую активность мозга (например, электроэнцефалография — ЭЭГ, магнитоэнцефалография — МЭГ).

Передатчики сигнала — системы передачи данных от сенсоров к блоку анализа и обработки информации.

Блок анализа и обработки — программное обеспечение или аппаратура, которая преобразует сырые данные о мозговой активности в понятный формат команд для управления устройством.

Интерфейс обратной связи — система, обеспечивающая передачу стимулов обратно в нервную систему пользователя (например, тактильная или визуальная обратная связь).

Управляемые устройства — объекты, которыми пользователь управляет через нейроинтерфейс (роботы, протезы, компьютеры).

При этом НКИ могут быть нескольких видов: инвазивные и неинвазивные. Для первых необходимо создать имплантат электродов, которые внедряются непосредственно в мозг или на поверхность мозга человека (такой вариант называется полуинвазивным). Для второго понадобятся лишь внешние датчики, которые, хоть и менее точны, но более безопасны. Аппаратура при этом располагается на коже головы.

Развитие нейроинтерфейсов открывает новые горизонты для взаимодействия человека с машинами и окружающей средой: примеры использования этих технологий в настоящее время варьируются от управления протезами и лечения эпилепсии до видеоигр и различных развлечений вроде виртуальной реальности.

Несмотря на прогрессирующие технологии, в использовании нейроинтерфейсов есть определённые сложности. Одна из них — точность. Применение неинвазивных систем напрямую зависит от чёткого алгоритма обработки регистрируемой информации. Поэтому важно правильно «обучить» нейроинтерфейс.

Последовательный алгоритм

С данной задачей может справиться проектировщик-инженер, который будет заниматься конструированием системы. По словам заместителя директора Дирекции «Цифровая кадровая платформа» Ксении Полупан, разработчик нейроинтерфейсов — это профессия далёкого будущего, и она является достаточно сложной.

— Это инженеры, которые будут заниматься программным обеспечением, как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения разнообразных программ. Можно представить, что в будущем микрочип в нейроинтерфейсе будет обеспечивать дополнительную внутреннюю телесность человека, как сейчас выполняет внешнюю телесность смартфон или всякого рода периферия, которая служит расширением возможностей человека, — объяснила она.

Также эксперт обозначила возможный алгоритм, который должен будет реализовать такой инженер: мозг (мысль/сигнал) — нейроинтерфейс (обработка/передача) — сеть (приём/передача) — датчик (приём/обработка) — машина (действие/управление).

Для того, чтобы создать и реализовать такой механизм, специалисту нужны междисциплинарные знания: медицина, физиология, химия, физика и другие.

— Подготовка таких специалистов, которые смогут кодировать и декодировать схему сигнал-мысль, очень сложная задача, — отметила Полупан. Однако, если выполнить эту задачу, однажды самолёты действительно смогут летать без пилотов, добавила она.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России