Как-то я спросил Маска, почему он занялся инженерным делом, а не наукой. Он ответил: "Когда речь заходит о прогрессе, техника – ограничивающий фактор". Другими словами, прогресс науки, бизнеса и производства полностью зависит от техники.
Как я понимаю, нейрокомпьютерный интерфейс – то, чем интерфейс системы мозг-компьютер должен стать в идеальном мире – сверхпродвинутой концепцией, когда практически все нейроны мозга могут беспрепятственно общаться с внешним миром. Это понятие основано на идее из научной фантастики о "нейронном кружеве", описанном Иэном Бэнксом – невесомом компьютерном интерфейсе, способном телепортироваться в мозг.
Бизнес-сторона идеи – Neuralink – компания, занимающаяся разработкой интерфейсов «мозг-машина». Они хотят создать ультрасовременные нейрокомпьютерные технологии (НКТ). То, что участники проекта называют "микротонким устройством". Благодаря этому будет поддерживаться рост компании, она также станет отличным средством для внедрения инноваций (например, SpaceX использует свои запуски как для поддержки компании, так и для экспериментов с новейшими инженерными разработками).
Что касается интерфейса, то вот что говорит Маск: "Мы стремимся вывести на рынок что-то, что способно помогать в разных случаях при разных травмах мозга (инсульт, рак, врожденные пороки). И для этого нам понадобится еще четыре года".
Любое обсуждение инновации начинается с вопроса: как это сделать, и какие вызовы стоят на пути осуществления идеи. Теория всегда спотыкается о практику. О чем идет речь?
Общественный скептицизм
Недавно социологи провели опрос среди американцев о том, какие будущие биотехнологии пугают их больше всего. Оказалось, что НКТ пугают их больше, чем технология редактирование генома.
И один из основателей Neuralink Флип Сейбс этого не может понять.
Перед ученым, думающем о фундаментальном изменении жизни – создании вирусов, евгенике и прочее – встает спектр вопросов, которые многие биологи считают тревожными. Те нейробиологи, с которыми я общался, не считают чем-то неестественным чипы в мозге, потому что у нас уже есть чипы в мозге. Нам известен принцип глубокой стимуляции мозга для облегчения симптомов болезни Паркинсона, ранние испытания чипов для восстановления зрения, кохлеарный имплантат, так что вопрос об установке в мозг каких-то устройств для считывания информации не кажется таким уж большим шагом. Я думаю, когда люди больше узнают об этих чипах, они перестанут так беспокоиться.
Наше непонимание мозга
Если понимание мозга – это миля, то мы продвинулись только на три дюйма. Флип смеется над этим: "Если бы понимание мозга было предпосылкой для взаимодействия с ним, у нас были бы проблемы. Но его процессы можно расшифровать, не понимая до конца динамику вычислений, которые в нем происходят. Как это считать – проблема инженеров. Понимание сути и организации нейронов до мельчайших деталей в том смысле, который удовлетворит нейроученого – отдельная проблема. И нам не нужно решать все проблемы науки для того, чтобы достичь прогресса".
Если мы просто сможем использовать технику, чтобы научить общаться нейроны с компьютерами, то наша работа будет сделана, а машинное обучение сделает все остальное. И тогда уже компьютер, как бы это иронично не звучало, объяснит нам работу мозга.
"Обратная сторона фразы о непонимании "нам не нужно понимать мозг ради инженерного прогресса" – то, что мы практически наверняка расширим наши научные знания", – считает Флип.
Злые гиганты
Обе компании Tesla и SpaceX наступают некоторым на ноги (например, автомобильной индустрии, нефте и газодобыче, военно-промышленному комплексу). И им не нравится то, что происходит, поэтому они делают все, что могут, чтобы помешать тем, кто их задевает. К счастью, у Neuralink такой проблемы нет. Нет ни единой крупной промышленности, которой Neuralink может помешать.
Препятствия, стоящие перед компанией – технологические. Их много, но есть два самых серьезных, и если их разрешить, то это изменит траекторию нашего будущего.
Проблема 1. Пропускная способность соединения
Когда дело дойдет до ваших мыслей, нескольких сотен электродов будет недостаточно, чтобы сформулировать простое предложение.
Нам нужна более высокая пропускная способность, если это станет чем-то серьезным. Команда Neuralink выбрала число «миллион одновременно расшифрованных нейронов», когда говорила об интерфейсе, который смог бы реально изменить мир. Я также слышал, что 100 000 – это число, позволяющее создать широкий диапазон невероятно полезных НКТ с различными приложениями.
В первых компьютерах была та же проблема. Примитивные передатчики отнимали много места, их было сложно уменьшить. Затем в 1959 году появилась интегральная схема – компьютерный чип. Теперь появился способ увеличить число транзисторов в компьютере, и родился закон Мура – понятие о том, что количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца (прогноз об удвоении каждые 18 месяцев принадлежит Дэвиду Хаусу – НВ).
До 90-х годов все электроды для НКТ изготавливались вручную. Затем мы начали выяснять, как создавать эти маленькие многоэлектродные матрицы, используя обычные полупроводниковые технологии. Один из основателей Neuralink Бен Раппапорт считает, что «отказ от ручного производства стал первым намеком на то, что технологии проходят этап, где закон Мура мог стать релевантным».
Это все – только планы. Наш максимум сегодня – пара сотен электродов, способных одновременно расшифровывать около 500 нейронов – это либо невероятно далеко от миллиона, либо очень близко, в зависимости от нашего типа роста. Если мы будем добавлять по 500 нейронов каждые 18 месяцев, мы дойдем до миллиона к году 5017-му. Если мы будем удваивать общее количество каждые 18 месяцев, как это делают компьютерные транзисторы, мы получим миллион в 2034 году.
Сейчас мы где-то на полпути. Ян Стивенсон и Конрад Кординг опубликовали статью, в которой рассматривалось максимальное количество нейронов, которые можно было одновременно расшифровывать в течение последних 50 лет (у любого животного), и поместили результаты на этот график.
Иногда это называют "законом Стивенсона": исследование предполагает, что количество нейронов, которые возможно одновременно расшифровывать удваивается каждые 7.4 года. Если тенденция сохранится, то нам удастся достичь миллиона к концу века, а к 2225 расшифровать все нейроны в мозгу и получить законченную волшебную шляпу (так я называю интерфейс, над которым работает Маск).
Но 7.4 – это в любом случае слишком долго, чтобы начать революцию. Прорывом здесь будет не создание устройства, способное расшифровать миллион нейронов, а смена парадигмы, которая заставит этот график быть больше похожим на закон Мура, чем на закон Стивенсона.
Как только это удастся, миллион нейронов станет делом времени.
Проблема 2. Вживление
НКТ не продвинутся, пока для того, чтобы их использовать нужно будет вскрыть череп.
Это важный вопрос в Neuralink. Я думаю, что слово «неинвазивный» прозвучало где-то 42 раза, пока я обсуждал проект со всей командой.
Помимо того, что это серьезный барьер для выхода на рынок и серьезная проблема безопасности, инвазивная хирургия головного мозга стоит очень дорого и ограничена в ресурсах. Илон говорит, что возможен автоматический процесс вживления: "Прибором для этой цели должно быть что-то вроде лазера, иначе вы будете ограничены количеством нейрохирургов и очень высокими ценами. А прибор с лазером сможет это изменить".
Остальные проблемы
Сегодня у пациентов, использующих нейрокомпьютерный интерфейс, в голове есть провода. Им определенно нельзя летать. Neuralink планирует работать над беспроводными устройствами. Но в связи с этим возникает еще больше проблем. Нужен будет девайс, который сможет отправлять и получать большой массив информации по беспроводному соединению. Это означает, что нужно будет позаботиться о таких вещах как усиление сигнала, аналого-цифровое преобразование и сжатие данных. О, и у него должно быть индуктивное питание.
Еще одна проблема – биосовместимость. Чувствительная электроника, как правило, плохо работает внутри желе. И человеческое тело не очень любит, когда в нем оказываются посторонние предметы. Но мозговые интерфейсы будущего рассчитаны на бесконечность без каких-либо проблем. Это означает, что устройство, вероятно, должно быть герметично закрыто и достаточно прочным, чтобы продолжать работать десятилетиями среди смещающихся нейронов. А мозг, воспринимающий современные приборы как захватчиков, должен как-то смириться с мыслью, что техника – это его обычная часть, выполняющая свою функцию.
Есть проблема пространства. Где именно вы собираетесь разместить свое устройство, которое может взаимодействовать с миллионом нейронов в черепе, который уже занимается созданием пространства для 100 миллиардов нейронов?
Также существует такой факт: современные электроды в основном оптимизированы для простой электрической записи или простой электрической стимуляции. Если нам действительно нужен эффективный интерфейс мозга, нам понадобится нечто иное, чем однофункциональные жесткие электроды – что-то с механикой нейронных цепей, которые могут расшифровывать и стимулировать, и которые могут взаимодействовать с нейронами электрически, химически и механически.
И просто согласитесь, что все это прекрасно сочетается – долговременное, биосовместимое, двунаправленное коммуникативное, неинвазивно-имплантируемое устройство. Кроме одной маленькой детали, что мы не знаем, как разговаривать с нейронами.
Правда теперь колонизация Марса кажется сущей ерундой?
Продолжение колонки Тима Урбана будет опубликовано в разделе Мнения. Следите за обновлениями
Оригинал публикации на сайте Wait But Why
Wait But Why время от времени пишет что-то новенькое. Мы посылаем каждый пост по email более 230,000 человек – введите свой адрес здесь, и мы добавим вас в список (вы будете получать всего несколько писем в месяц). Вы также можете следить за Wait But Why в Facebook и Twitter.
Новое время обладает эксклюзивным правом на перевод и публикацию колонок Wait But Why. Републикация полной версии текста запрещена
Больше мнений здесь