Ученые представили систему для полного управления компьютером силой мысли. Orbital — велосипед, изобретенный заново Управление компьютером силой мысли

Возможности и ресурсы человеческого мозга огромны, но до конца еще не изучены. Исследователи во всем мире давно пытаются найти ответы на непростые вопросы. И похоже, они очень близко подошли к раскрытию одной из главных тайн, которая будоражит умы на протяжении многих веков: Действительно ли существует телепатия? Можно ли наладить связь между мозгом человека и компьютером, или даже с Интернетом?

Одними из первых к решению этой задачи подошли Московские ученые. Они разработали интерфейс «мозг-компьютер». С помощью технологии управления силой мысли человеческий мозг имеет возможность посылать команды и управлять компьютером без применения мыши. Сейчас ученые разрабатывают системы интерфейса «мозг-компьютер», который поможет управлять андроидным роботом и манипуляторами-протезами.

Нейро-компьютерный интерфейс это система обмена информацией на расстоянии. В его основе применяется метод обратной связи. С помощью интерфейса компьютер может, как принимать сигналы от мозга, так и посылать сигналы мозгу человека.

Подобными исследованиями занимаются и в университете Буффало. Там ученые разрабатывают технологию, которая также поможет управлять роботами при помощи человеческого мозга. Они стремятся создать протезы, которые будут подключаться к мозгу, чтобы тот мысленно отдавал роботу различные команды.

Сила мысли

А вот последние достижения американских ученых из Вашингтона в области исследований возможностей человеческого мозга еще более поразительны. Они представили нейро-компьютерный интерфейс «мозг-мозг», который работает через Интернет. Дистанционное управление движениями человека и его мыслями посредством Интернета дало однозначный ответ: контакт мозга одного человека с мозгом другого вполне реален.

В эксперименте приняли участие два ученых-добровольца. Один из них, Раджеш Рао, исполнял роль «передатчика» информации – играл в игру на компьютере. Второй, Андреа Стокко, был в роли «приемника» информации. В эксперименте использовались электроэнцефалограф и транскраниальная магнитная стимуляция. Сигнал от «человека-передатчика» к «человеку-приемнику» должен был поступить в определенную часть коры головного мозга.

С помощью медицинских приборов исследователи смогли уловить сигнал, отвечающий за определенные действия: точный рисунок электрической активности мозга, который зафиксировал момент нажатия «передачиком» клавиши пробела – т.е. выстрела в компьютерной игре. Сигнал передался через Интернет на транскраниальный стимулятор «человека-приемника» Андреа Стокко. И в этот самый момент его палец нажал на клавишу пробела и выстрелил. По его словам, это было непроизвольное движение, которое контролировать он никак не мог, потому что сидел спиной к компьютеру, на котором играл другой участник эксперимента.

Всего лишь усилием мысли Раджеш Рао заставил палец Стокко сделать движение. Мгновенная передача сигнала на расстоянии с помощью Интернета – это технотелепатия. Исследователи говорят, что подобное «убеждение мозга» на деле оказалось намного проще, чем предполагалось ранее.

Что может ждать человечество в будущем, если наладится производство нейроинтерфейсов, страшно представить. Ведь возможностью применения на практике технотелепатии с целью вторжения в мозг не преминут воспользоваться хакеры. А о том, что интерфейс «мозг-мозг» найдет широкое применение у будущих поколений, говорят и сами разработчики. Но надеются, что в благих целях.

Управление мыслью и виртуальная реальность

Пока ученые опытным путем пытаются извлечь пользу для человечества, используя современные технологии, крупные производители уже налаживают выпуск интеллектуальных приборов и техники. Похоже, передача человеком мысли на расстоянии уже применяется для управления компьютерами и другими устройствами! И это уже не эксперименты.

Технология, позволяющая не использовать мышку во время работы на компьютере, контролировать в виртуальной реальности движения героя в игре и даже управлять инвалидным креслом способом передачи мысли уже нашла свое применение.

Модели нейропроигрывателей и iPhone с функцией воспроизведения и остановки музыки, когда человек об этом подумает, уже имеют некоторые счастливые обладатели. Для детей выпущен вертолет с программным обеспечением, который также контролируется мозгом.

Для инвалидов изготовлен уникальный протез руки, управляемый с помощью мысли. Все это еще раз доказывает, что возможности и ресурсы человеческого мозга огромны. И хоть до конца он не изучен, но люди уже пытаются применять их на практике.

Несмотря на то, что управление устройствами силой мысли не является конечной целью таких устройств, как Muse, в силах диадемы - показать вам, что происходит внутри вашей головы.

«Технология просто бесподобна», - говорит Гартен. - «Одна из самых желанных вещей для людей - усилить их мысленные способности, чтобы показывать действительно выдающиеся результаты везде — на работе и дома. Над этим стоит работать».

Muse - всего лишь одно из несколько устройств на растущем рынке BCI-ориентированных штук. Кошачьи ушки Brainwave Cat Ears от Necomimi (70 долларов) шевелятся, когда «шевелятся» ваши мозги. А на выставке CES 2013 невролог и бывший инженер-программист Руджеро Скорциони выиграл Хакатон от AT&T с приложением Goog Times, которое позволяло сбрасывать телефонный звонок, пока вы заняты, с помощью этих самых ушек.

«Я полагаю, что это лишь одна из потенциальных технологий управления силой мысли», - заявил Скорциони. - «Все они станут неотъемлемой частью нашей жизни, и возможно когда-нибудь мы будем полностью зависеть от них».

Good Times сообщается с Brainwave Cat Ears, читая уровень активности вашего мозга. iOS-приложение использует эти показатели, чтобы решить, стоит ли принять звонок или отправить абонента звонить позже.

«Если вы психически заняты, сигнал не станет выше», - говорит Скорциони. - «Он просто изменит тип электрической активности. Вопрос не в выявлении порога, а в анализе данных и фиксировании момента, когда мозг загружен под завязку».

Как Muse, так и Good Times позволяют вам работать со смартфоном на базовом уровне, но не позволяют выполнять более сложные и комплексные задачи. Вы пока не можете опубликовать что-либо в Twitter, просто подумав об этом, или управлять персонажем игры, отдавая команды силой мысли.

«Как правило, Muse работает с вещами, которые цикличны по своей сути и могут повторяться туда-сюда».

За пределами прикосновения

Хотя исследования BCI продолжаются, остается непонятным, действительно ли они обещают полностью бесконтактное мобильное управление: технология BCI не может на самом деле обрабатывать и интерпретировать ваши мысли, а лишь измеряет электрическую активность, происходящую в вашей голове.

«BCI не читает мысли», - говорит Хасан Аяз, научный сотрудник сферы биомедицинской инженерии в Университете Дрексель в Филадельфии. - «Это просто захват того, чем увлечен пользователь. Оно не вмешивается в индивидуальное мышление, что очень хорошо для частной безопасности».

Сегодня BCI используется в основном в клинических целях, чтобы помочь пользователям с ограниченными физическими возможностями, мышечными расстройствами и тем, кто не может в полной мере использовать свои конечности. Как говорит Аяз, исследования BCI начались еще 23 года назад, а их целью должно было упрощение коммуникации клинических больных.

«Несмотря на то, что BCI находится на ранней стадии своего развития и постоянно дорабатывается, она является единственным вариантом для некоторых», - говорит Аяз. - «Целевая аудитория представлена, по большей части, клиническими пациентами, поэтому все, что может улучшить их взаимодействие с окружающим миром, важно и полезно».

Это именно тот принцип создания новых путей взаимодействия с мобильными устройствами, которым заинтересовалась Samsung. В сотрудничестве с Техасским университетом в Далласе, производитель смартфонов создает покрытие, усеянное датчиками ЭЭГ, которые позволят пользователям управлять планшетом Galaxy силой мысли. Исследователи выяснили, что пользователи вполне могут запускать приложения и делать выбор, концентрируясь на иконке.

«Несколько лет назад маленькая клавиатура была единственным методом управления телефоном, однако в настоящее время пользователь вправе использовать голос, жесты, прикосновения и движения глаз для работы», - рассказал Инсу Ким, один из главных разработчиков Samsung. - «Добавление еще нескольких способов ввода обеспечит нас более богатыми возможностями взаимодействия с мобильными устройствами».

Борьба со стеснением

Серьезной проблемой в развитии устройств, управляемых силой мысли, остается размещение и внешний вид датчиков ЭЭГ. По мнению Скорциони, преимущества, которые предоставляют эти устройства, носимые в реальной жизни на постоянной основе, недостаточны для того, чтобы убедить большинство людей носить гарнитуру.

«Наши исследования показали, что не многие люди готовы носить гарнитуру», - говорит Скорциони. - «Они получат не так много преимуществ пока. Есть ряд ограничений перед тем, как вы запросто скажете «что ж, вы сможете управлять устройством силой мысли». А зачем сейчас надевать эти диадемы и датчики?»

InteraXon обошла это препятствие с гарнитурой Muse, поскольку ее можно просто поместить в шапку или кепку, успешно спрятав. В то же время, другие носители BCI-устройств будут в авангарде, подобно тем, кто надевает . «На голове оно смотрится стильно и вызывающе. Но при этом оно должно демонстрировать феноменальные возможности, которые позволяет технология», - комментирует Гартен.

Есть и проблема в разработке сухих датчиков ЭЭГ до такой степени, чтобы их можно было легко использовать всем потребителям. Обычный ЭЭГ-датчик, широко распространенный в клинических условиях, требует слоя жидкости между датчиком и кожей головы, чтобы усилить сигнал. Samsung изучает возможности использования сухих датчиков и надеется в один прекрасный день создать какую-нибудь кепку с BCI-технологией, чтобы ее можно было носить постоянно.

«Сухие датчики практичны в повседневном использовании, поскольку вам не нужно использовать гель каждый раз. Если мы сможем достичь успехов в улучшении мощности сигналов или машинном оборудовании, мы сможем сделать и более хитроумные приспособления».

Думая о будущем

Пройдет совсем немного времени и управляемые мозгом интерфейсы станут частью повседневной жизни людей. Гартен полагает, что при всем этом технологии могут трансформироваться в другие формы, более соответствующие ежедневным занятиям людей.

«Может появиться другое устройство, отличное от очков или элемента мобильного телефона… вещь, которая сидит за ухом и держится вполне естественно. Может возникнуть новая технология, которая станет основным звеном наших ».

Сколько пройдет лет, прежде чем BCI станет мэйнстримом? Все зависит не только от темпа развития инноваций, но и от признания пользователей. Гартен говорит, что пройдет 20-25 лет при нынешних обстоятельствах, прежде чем технология станет такой же популярной, как сенсорные дисплеи сегодня.

Американская корпорация Facebook впервые официально рассказала о методах, которые разрабатывает в области управления компьютером силой мысли. С докладом выступила Регина Дуган, возглавляющая в компании секретный отдел Building 8, занимающийся такими исследованиями. Идея в том, чтобы «записывать мысли напрямую» без применения периферийных устройств, пояснила она, выступая на конференции разработчиков под F8, организованной Facebook в Сан-Хосе (штат Калифорния). «Это кажется нереальным, но такое, вероятно, будет возможно раньше, чем вы предполагаете», - выразила уверенность Дуган.

По словам руководителя Building 8, компания надеется вскоре выпустить систему, позволяющую записывать силой мысли 100 слов в минуту, что в пять раз быстрее скорости набора текста на смартфоне. При этом Facebook стремится к тому, чтобы работа устройства не требовала вживления каких-либо элементов в тело человека. Во время выступления представитель социальной сети показала видеозапись, где парализованная женщина набирает текст силой мысли с помощью специального импланта. Глава Building 8 объяснила, что пока система позволяет набирать восемь слов в минуту.

В Facebook изучают возможность следить за активностью речевых центров в мозге молчащего человека и передавать информацию на компьютер с помощью особых датчиков. Дуган отметила, что компания не стремится создать систему, которая бы «расшифровывала случайные мысли людей». «Можно представить себе это так: вы много фотографируете, но не все снимки выкладываете. Также у вас много мыслей, но делитесь вы лишь некоторыми», - объяснила она.

В 2015 году основатель Facebook Марк Цукерберг (№5 в глобальном рейтинге миллиардеров по версии Forbes, состояние $56 млрд) утверждал, что будущее коммуникации вполне может стать «телепатия». «Однажды я верю, что мы сможем отправлять полностью оформленные мысли друг другу напрямую, используя технологии», - говорил он. «Вы просто сможете придумать что-то, и ваши друзья тут же смогут испытать это вместе с вами», - отмечал предприниматель.

Руководитель Building 8 рассказала также, что Facebook занимается также технологиями, которые позволили бы глухим воспринимать звуки. Компания тестирует метод преобразования звука в вибрацию и иные сигналы, которые пользователь ощущает кожей – «сложной системой нервов, которые передают данные в мозг». В ходе презентации Дуган показала запись, на которой мужчина, лишенный возможности говорить и видеть, общается при помощи устройств от Facebook.

Глава секретного подразделения Facebook ранее руководила Управлением перспективных исследовательских проектов министерства обороны США (DARPA). До апреля 2016 года она также управляла подразделением «Инновационных технологий и проектов» (ATAP) в Google, занимающимся разработкой инновационных технологий, пока ее не переманил основатель Facebook. В Google Дуган, в частности, отвечала за создание технологии построения 3D-модели пространства с помощью смартфона (проект Tango).

Израильские ученые из Университета имени Давида Бен-Гуриона в Негеве представили систему MindDesktop, которая позволяет взаимодействовать практически со всем интерфейсом операционной системы компьютера исключительно при помощи мыслей. Об этом пишет MIT Technology Review, препринт научной статьи с подробностями опубликован на arxiv.org.

Система основана на нейроинтерфейсе EPOC+ от компании Emotiv, который через анализ ЭЭГ способен распознавать сигналы мозга, связанные с конкретной мимикой. После обучения устройство также можно настроить на распознавание определенных образов – например, если пользователь думает о любимой песне или своем домашнем животном.

Ученые во главе с Ори Оссми (Ori Ossmy) разработали систему, в которой распознавание образов в EPOC+ является средством ввода для интерфейса по управлению компьютером. Подумав о каком-то образе, который ассоциирован с элементом интерфейса, пользователь, например, выбирает алфавит, затем нужный набор букв, а затем нужную букву для ввода текста.

Иерархия элементов интерфейса MindDesktop, которые пользователь выбирает силой мысли

По той же схеме нейроинтерфейс позволяет управлять курсором: чтобы запустить нужную программу: экран разделяется на четыре части, пользователь «силой мысли» выбирает нужную часть, которая затем разделяется на еще четыре части, и так далее вплоть до иконки программы.

Другие интерфейсы, как правило, используют для этих целей анализ мимики пользователя, однако это не всегда удобно – ввести букву, например, иногда получается только за минуту, отмечает издание. Система исследователей из Университета имени Давида Бен-Гуриона позволяет сократить это время до 20 секунд, говорится в статье ученых.

Система была протестирована на 17 испытуемых. После нескольких сессий обучения пользователи научились работать с нейроинтерфейсом заметно быстрее и смогли отправить с помощью него электронное письмо. Мужчины, однако, справлялись лучше, чем женщины – это объясняется длиной волос, которая влияла на эффективность нейроинтерфейса, отметили ученые.

Когда система может быть выпущена на рынок и будет ли выпущена вообще – не уточняется. Как отмечает издание, 20 секунд для ввода одной буквы – это все же довольно долго по сравнению с другими методами коммуникаций, и разработка более чувствительных нейроинтерфейсов может сократить этот разрыв.

Ранее нейроинтерфейс для набора текста на компьютере анонсировали в Facebook, также нейроинтерфейсами компания Илона Маска Neuralink и ряд других стартапов и научных коллективов по всему миру. В последние годы в этой области произошел заметный прогресс: недавно, к примеру, ученые устройство, которое может извлекать из мозга пользователей информацию, помогающую подбирать их пароли.

Продемонстрировано устройство для управления компьютером с помощью электрических сигналов мозга. После короткого обучения любой человек может, отдавая мысленные приказы, перемещать курсор по экрану.

Прямые интерфейсы «мозг-компьютер» разрабатываются уже далеко не первый год. Их работа основана на слежении за электрической активностью мозга, выявлении характерных состояний и преобразовании их в команды для компьютера. Главная проблема состоит в том, чтобы надежно отождествлять различные состояния мозга и связывать их с желаниями человека.

Конечно, о том, чтобы читать мысли человека, речь не идет. Механизмы абстрактного мышления пока остаются совершенно недоступными для понимания. Поэтому создатели ранних моделей интерфейса «мозг-компьютер» даже не пробовали разбираться в естественных состояниях мозга, связанных с различными намерениями человека. Вместо этого людям предлагалось самим научиться приводить свой мозг в то или иное состояние, удобное для распознавания компьютером. Например, электрическая активность мозга заметно различается в состояниях релаксации и бурной деятельности. Причем изменения оказываются заметными даже в том случае, когда человек лишь мысленно представляет себе эти состояния - главное поотчетливее на них сконцентрироваться. Но, согласитесь, не слишком удобно расслабляться всякий раз, когда нужно подвинуть курсор влево, и наоборот взбадриваться, чтобы сместить его вправо.

Совместно с медицинской школой Шарите (Charité) при берлинском университете Гумбольдта разработана новая система, получившая название «Mental Typewriter» («мысленная машинопись»). Для работы с системой не требуется заниматься столь напряженными медитативными практиками. Вместо этого программа, написанная в институте Фраунгофера, сама изучает электроэнцефалограмму и приспосабливается к индивидуальным особенностям человека.

Вся процедура занимает около 20 минут. За это время человек должен, следуя указаниям компьютера, постараться отдать около 150 мысленных команд, связанных с перемещением курсора по экрану. Для повышения качества распознавания команд рекомендуется представлять при этом движения левой и правой рукой.

Для работы с системой необходимо надеть специальную резиновую шапочку с электродами, которые регистрируют биопотенциалы мозга. Чтобы повысить качество сигналов электроды размещают непосредственно на скальпе с использованием электропроводящей смазки. Соответствующие места на голове приходится выбривать. И все же такой способ связи мозга с компьютером является куда более щадящим, чем вживлением электродов непосредственно в мозг. Конечно, вживление электродов обеспечивает намного более точную передачу сигналов компьютеру, но их применение пока ограничено пациентами, которым такая операция выполняется по медицинским показаниям, например, для предотвращения эпилептических припадков.

Конечно, размещение электродов на скальпе тоже не назовешь особенно приятным, а при длительном использовании они могут вызывать раздражение на коже головы. Но вот парализованным больным или инвалидам с ампутированными руками такое устройство может оказаться весьма полезным.

Но разработчики видят и более широкие перспективы применения своей системы. Например, она может использоваться в качестве средства управления в компьютерных играх. Другое направление – помощь водителю в критических ситуациях на дороге. Интерфейс «мозг-компьютер» может распознать реакцию мозга на опасную ситуацию и передать сигнал тормозной системе быстрее, чем водитель сам нажмет на педаль тормоза.

C учетом таких планов не должно удивлять, что своей ближайшей задачей разработчики считают такое усовершенствование системы, чтобы электроды не требовали прямого контакта со скальпом. Неизбежное при этом ослабление регистрируемых сигналов можно попробовать скомпенсировать за счет развития методов их обработки. Сейчас эти методы развиваются очень быстро и даже специалисты, традиционно работающие с имплантированными электродами, признают, что в области неинвазивных (нетравматичных) методов анализа работы мозга сейчас наблюдается очень быстрый прогресс. Свидетельством тому новая немецкая разработка «mental typewriter».