Яшчэ больш за 100 гадоў таму навукоўцы цікавіліся магчымасцямі мозгу і спрабавалі зразумець, ці можна неяк уздзейнічаць на яго. У 1875 годзе англійскі доктар Рычард Катон здолеў зарэгістраваць слабое электрычнае поле на паверхні мозгу трусоў і малпаў. Затым было мноства адкрыццяў і даследаванняў, але толькі ў 1950 прафесар фізіялогіі Ельскага ўніверсітэта Хасэ Мануэль Радрыгес Дэльгада вынайшаў прыладу «Стымасівер», якое можна было ўжыўляць у мозг і якое кіравалася з дапамогай радыёсігналаў.
Трэніроўкі вяліся на малпах і котках. Так, стымуляцыя вызначанай вобласці мозгу праз ужыўлены электрод прымушала котку паднімаць заднюю лапу. Па словах Дэльгада, жывёла не выяўляла ніякіх прыкмет дыскамфорту падчас падобных эксперыментаў.
А праз 13 гадоў вучоны правёў - ужывіў стимосиверы ў мозг быка і кіраваў ім праз партатыўны перадатчык.
Так пачалася эра нейраінтэрфейсаў і тэхналогій, здольных павышаць біялагічныя магчымасці чалавека. Ужо ў 1972 годзе ў продаж паступіў кахлеарны імплант, які пераўтвараў гук у электрычны сігнал, перадаваў яго мозгу і фактычна дазволіў чуць людзям з цяжкімі парушэннямі слыху. А ў 1973 годзе ўпершыню быў афіцыйна выкарыстаны тэрмін "brain-computer interface" – кампутарны нейраінтэрфейс. У 1998 годзе навуковец Філіп Кэнэдзі імплантаваў першы нейраінтэрфейс у пацыента — музыкі Джоні Рэя. Пасля інсульту Джоні страціў здольнасць рухацца. Але дзякуючы імплантацыі навучыўся рухаць курсорам, толькі прадстаўляючы рух рук.
Услед за навукоўцамі ідэю стварэння нейраінтэрфейсу падхапілі буйныя бізнес-карпарацыі і стартапы. Аб намеры распрацаваць сістэму, якая дапаможа кіраваць аб'ектамі сілай думкі, ужо заявілі Facebook і Ілон Маск. Адны ўскладаюць на нейраінтэрфейсы надзеі – тэхналогіі дазволяць людзям з абмежаванымі магчымасцямі аднавіць страчаныя функцыі, палепшыць рэабілітацыю чалавека, які перанёс інсульт ці чэрапна-мазгавую траўму. Іншыя скептычна настроены да падобных распрацовак, мяркуючы, што іх выкарыстанне багата юрыдычнымі і этычнымі праблемамі.
Як бы там ні было, на рынку ёсць дастатковая колькасць буйных гульцоў. Калі верыць , Некаторыя распрацоўкі ўжо зняты з вытворчасці, затое астатнія даволі папулярныя і даступныя.
Што такое нейраінтэрфейсаў і чым ён можа быць карысны?
Тыпы мазгавых хваль
Нейраінтэрфейс - сістэма для абмену інфармацыі паміж мозгам чалавека і электроннай прыладай. Гэта тэхналогія, якая дазваляе чалавеку ўзаемадзейнічаць з навакольным светам на аснове рэгістрацыі электрычнай актыўнасці мозгу - электраэнцэфалаграмы (ЭЭГ). Жаданне чалавека здзейсніць нейкае дзеянне адлюстроўваецца ў зменах ЭЭГ, што ў сваю чаргу расшыфроўвае кампутар.
Нейраінтэрфейсы бываюць аднанакіраваныя і двунакіраваныя. Першыя або прымаюць сігналы ад мозгу, або пасылаюць іх яму. Другія могуць пасылаць і прымаць сігналы адначасова.
Існуе некалькі метадаў вымярэння сігналаў мозга. Іх падзяляюць на тры тыпы.
- Неінвазіўныя. Датчыкі змяшчаюцца на галаву для вымярэння электрычных патэнцыялаў, якiя ствараюцца галаўным мозгам (ЭЭГ) і магнітным полем (МЭГ).
- Паўінвазіўныя. Электроды змяшчаюцца на адкрытую паверхню мозгу.
- Інвазіўныя. Мікраэлектроды змяшчаюцца непасрэдна ў кару галаўнога мозгу, вымяраючы актыўнасць аднаго нейрона.
Ключавая асаблівасць нейраінтэрфейсу складаецца ў тым, што ён дазваляе падлучыцца да мозгу напроста. Што гэта можа даць на практыцы? Нейраінтэрфейсы, напрыклад, здольныя палегчыць або кардынальна змяніць жыццё паралізаваных людзей. Хтосьці не можа, пісаць, рухацца ці размаўляць. Але пры гэтым мозг у іх суцэль працоўны. Нейраінтэрфейс дазволіць здзяйсняць гэтым людзям вызначаныя дзеянні, счытваючы намеры з дапамогай электродаў, падлучаных да мозгу.
Яшчэ адзін варыянт выкарыстання нейраінтэрфейсу прыдумалі амерыканскія навукоўцы, якія распрацавалі кібер-пратэз, здольны паляпшаць чалавечую памяць на 30%. Прылада фармуе нервовыя імпульсы, якія дапамагаюць пацыенту фармаваць новыя ўспаміны, памятаць твары сваякоў. Чакаецца, што распрацоўка дапаможа змагацца са старэчай дэменцыяй, хваробай Альцгеймера і іншымі праблемамі з памяццю.
Акрамя здароўя, нейраінтэрфейсы можна выкарыстоўваць для асабістага развіцця чалавека, для працы і забаў, а таксама для ўзаемадзеяння з навакольнымі. Такім чынам, што цікавага могуць прапанаваць нейратэхналогіі ў гэтых абласцях?
самаўдасканаленне
Самая, мабыць, папулярная вобласць ужывання нейраінтэрфейсаў і разнастайных прыкладанняў – развіццё якіх-небудзь здольнасцяў чалавека. Гэтаму прысвечаны разнастайныя трэнінгі, сістэмы развіцця ментальных здольнасцяў, сістэмы змены паводзін, сістэмы прафілактыкі стрэсаў, СДВГ, сістэмы па працы з псіхаэмацыйнымі станамі і гэтак далей. У такога роду дзейнасці нават свой тэрмін ёсць, "Брэйн-фітнес".
У чым сутнасць ідэі? У выніку шматлікіх даследаванняў сфармаваліся некаторыя даказаныя ўяўленні аб тым, як тая ці іншая актыўнасць галаўнога мозгу адпавядае станам чалавечай свядомасці. З'явіліся алгарытмы вызначэння ўзроўню ўважлівасці, канцэнтрацыі і медытацыі, ментальнай рэлаксацыі. Дадайце да гэтага магчымасць счытваць ЭЭГ і электраміяграфію (ЭМГ), і ў выніку мы атрымліваем уяўленне аб стане чалавека на дадзены момант.
І калі трэба навучыцца выклікаць пэўны псіхаэмацыйны стан, чалавек трэніруе сябе з дапамогай прылады, да якой падключаны нейраінтэрфейс. Існуе велізарная колькасць праграм візуалізацыі ЭЭГ і псіхаэмацыйных станаў, мы не будзем апісваць іх усё. Трэніроўка выкліку ў чалавека неабходнага стану свядомасці выконваецца з дапамогай тэхналогіі БОС ЭЭГ (біялагічная зваротная сувязь на аснове электраэнцэфалаграфіі).
Як гэта выглядае на практыцы: бацькі жадаюць палепшыць паспяховасць свайго дзіцяці і перамагчы СДВГ (сіндром дэфіцыту ўвагі і гіперактыўнасці). Для гэтага выкарыстоўваюць адмысловую праграму (напрыклад, ад ), выбіраючы ў ёй прасэты для трэніроўкі патрэбных станаў: уважлівасці, канцэнтрацыі, рэлаксацыі, медытацыі, прафілактыкі гіперканцэнтрацыі. Выбіраюць праграму трэніроўкі ўзроўню канцэнтрацыі. І запускаюць яе.
Праграма прапануе дзіцяці трэніроўку, у якой трэба ўтрымліваць паказчык хваль Альфа і Бэта вышэй за вызначаны ўзровень. Хвалі не павінны апускацца ніжэй за вызначаны ўзровень. Адначасова з гэтым у акне праграмы прайграваецца абраны бацькамі відэаматэрыял. Напрыклад, каханы мультфільм. Дзіця проста глядзіць мультфільм, сочыць за ўзроўнямі Альфа і Бэта хваль і больш нічога не робіць. Далей у гульню ўступае БОС. Задача дзіцяці - падтрымліваць ўзроўні Альфа і Бэта ўвесь час трэніроўкі.
Калі адзін з узроўняў падае ніжэй за патрабаваны паказчык, мультфільм перарываецца. На першых занятках дзіця будзе спрабаваць асэнсавана вярнуцца да патрэбнага стану, каб паглядзець мультык. Але праз некаторы час мозг навучыцца самастойна вяртацца да дадзенага стану пры выпадзенні з яго (пры ўмове, што мультык цікавы дзіцяці, а стан для прагляду з'яўляецца "камфортным" для мозгу). У выніку ў дзіцяці выпрацоўваецца ўменне выклікаць у сябе патрабаваны стан канцэнтрацыі, а таксама здольнасць захоўваць канцэнтрацыю на пэўным узроўні.
Выглядае страшнавата, але не спяшаецеся пужацца і тэлефанаваць у органы апекі. Ёсць і прасцейшыя рашэнні на аснове гульняў. Напрыклад, ад NeuroSky. Задача гульца - прымусіць мурашкі штурхаць прадмет да сябе ў мурашнік. Але каб мурашка рухалася без прыпынку, трэба падтрымліваць вызначаны ўзровень канцэнтрацыі вышэй вызначанай адзнакі на якая адпавядае шкале.
Калі вы канцэнтруецеся на працэсе, мурашка штурхае прадмет. Як толькі ўзровень канцэнтрацыі падае, мурашка спыняецца, і вы губляеце час, пагаршаючы свой вынік. З кожным узроўнем гульня становіцца складаней, паколькі павялічваецца патрабаваны ўзровень канцэнтрацыі. Таксама з'яўляюцца дадатковыя адцягваючыя фактары.
У выніку рэгулярных трэніровак карыстач выпрацоўвае здольнасць падтрымліваць узровень канцэнтрацыі і ўважлівасці на выкананай задачы, па-за залежнасцю ад якія адцягваюць вонкавых ці ўнутраных фактараў. Тут усё як у спорце, немагчыма атрымаць спартовае цела, схадзіўшы пару разоў у фітнес-цэнтр ці з'еўшы слоік пратэінаў. Даследаванні ў вобласці БАС ЭЭГ паказалі, што вынік ад трэнінгаў такога кшталту з'яўляецца толькі пасля 20 дзён рэгулярных заняткаў даўжынёй 20 хвілін кожны.
Забавы
Нейрагарнітуры таксама даюць магчымасць і забаўляцца. Але ўсе гульні і забаўляльныя прыкладанні раўналежна з'яўляюцца і прыладамі самаразвіцця. Гуляючы ў гульні праз нейраінтэрфейс, вы выкарыстоўваеце ўсвядомленыя станы сваёй свядомасці для кіравання персанажамі. І тым самым вучыцеся іх кантраляваць.
Шмат шуму ў свой час нарабіла шматкарыстальніцкая гульня Throw Trucks With Your Mind. Кіраванне персанажам адбываецца па стандартнай схеме шутэра ад першай асобы, аднак ваяваць з іншымі гульцамі можна толькі з дапамогай ментальных высілкаў. Для гэтага на маніторы гульні адлюстроўваюцца параметры канцэнтрацыі і медытацыі гульца.
Каб шпурнуць у суперніка скрыню, грузавік або любы іншы прадмет з гульнявога асяроддзя, вы павінны падняць яго ў паветра пры дапамозе сваёй ментальнай сілы, а затым кінуць яго ў суперніка. Вам таксама можа "прыляцець", таму ў сутычцы перамагае той, хто больш эфектыўна выкарыстоўвае здольнасць да канцэнтрацыі і медытацыі. Змагацца сілай розуму з рэальнымі супернікамі было вельмі займальна. З свежых гульняў можна згадаць ад MyndPlay.
Вытворцы прапануюць і больш спакойныя варыянты гульняў. Вось, напрыклад, адразу некалькіх папулярных гульнявых прыкладанняў. Таксама варта згадаць гульню MyndPlay . Яна простая: трэба зрабіць тры стрэлы з лука і набраць максімальную колькасць ачкоў. За кожны стрэл вы можаце атрымаць да 10 ачкоў. Выкарыстоўваючы відэашэраг, гульня апускае вас у сваё асяроддзе, пасля чаго вашаму персанажу можна пачынаць цэліцца ў мішэнь. У акне плэера з'яўляецца індыкатар узроўня канцэнтрацыі. Чым вышэй канцэнтрацыя, тым бліжэй да дзясятка трапіць страла. У другім стрэле для траплення трэба ўвайсці ў стан медытацыі. У трэцім стрэле зноў спатрэбіцца канцэнтрацыя. Вось так наглядна гульня дэманструе цікавыя магчымасці нейраінтэрфейсаў.
Апроч гульняў, існуюць і інтэрактыўныя нейрафільмы. Уявіце: вы селі на канапу, надзелі гарнітуру і ўключылі інтэрактыўны фільм пра скейцераў. На нейкім этапе ўзнікае момант, калі скейтар разагнаўся і вось-вось павінен скокнуць. У гэты момант вы павінны самі стаць скейцерам, каб сканцэнтравацца на скачку і трымаць узровень канцэнтрацыі прытомнасці, пакуль персанаж не скончыць скачок. Пры дастатковай канцэнтрацыі (сувымернай з рэальным жыццём і тым узроўнем, які патрэбен будзе ў рэчаіснасці) скейтэр у фільме паспяхова зробіць скачок і сюжэт пойдзе далей да наступнага інтэрактыўнага відэльца. Калі канцэнтрацыя была так сабе, то скейтар упадзе, а фільм пойдзе па іншай сюжэтнай лініі.
Аналагічнай выявай ужо знялі у стылі Гая Рычы, а таксама цэлы шэраг іншых фільмаў. Фактычна, сюжэт і фінал фільма напрамую залежыць ад вашых намаганняў. І гэта выглядае вельмі цікава.
Простая і разгалінаваная логіка развіцця сюжэту
Ужыванне ў працы
Акрамя трэніровачных і забаўляльных праграм распрацоўшчыкі стварылі вялікую колькасць прыкладанняў, прызначаных для прафесійнага выкарыстання. У якасці прыкладу можна прывесці праграму MindRec, якая створана для медыцынскіх, спартовых, звычайных псіхолагаў і псіхолагаў, якія працуюць з прадстаўнікамі сілавых структур.
Як яна выкарыстоўваецца? Чалавек апранае на сябе нейрагарнітуру, псіхолаг запускае праграму і прыступае да сесіі. Падчас сесіі выконваецца маніторынг і запіс у памяць кампутара наступнай інфармацыі, а менавіта: узровень канцэнтрацыі, уважлівасці, узровень медытацыі, волкі ЭЭГ сігал, у некалькіх выглядах візуалізацыі адначасова, у дыяпазоне ад 0 да 70Гц. Сігналы, пабітыя па частотных дыяпазонах, якія складаюць спектр асноўнага сігналу. Разбіўка вырабляецца на 8 дыяпазонаў: Дэльта, Тэта, Нізкая Альфа, Высокая Альфа, Нізкая Бэта, Высокая Бэта, Нізкая Гама, Высокая Гама. Пры неабходнасці выконваецца аўдыё-і відэазапіс дзеянняў пацыента псіхолага.
Запісаны матэрыял можна перагледзець, бачачы ўсё тое, што адлюстроўвалася ў рэальным часе падчас сесіі. Калі псіхолаг чагосьці не заўважыў адразу, то пры паўторным вывучэнні сесіі ці трэніроўкі можа вывучыць змены хвалевых рэакцый галаўнога мозгу, супаставіць іх з аўдыёвізуальнай інфармацыяй. Гэта вельмі каштоўная прылада для любога адмыслоўца ў дадзенай вобласці.
Іншы варыянт - нейромаркетинг. Нейрагарнітура дазваляе праводзіць маркетынгавыя даследаванні, паколькі паказвае эмацыйны водгук чалавека на пэўныя маркетынгавыя раздражняльнікі. Гэта нашмат больш эфектыўна, паколькі пры апытаннях і анкетаванні людзі далёка не заўсёды сумленныя ў адказах. А нейрадаследаванне дапаможа ўбачыць рэальны адказ, сумленны і бесстаронні. Сабраўшы фокус-групу і правядучы тэсціраванне з дапамогай нейрагарнітуры, можна атрымаць вынікі, максімальна адпаведныя рэальнасці.
Узаемадзеянне з вонкавымі прыладамі
Яшчэ адным цікавым кірункам працы з нейрагарнітурамі з'яўляецца дыстанцыйнае кіраванне вонкавымі прыладамі. Вельмі папулярныя сярод дзяцей, напрыклад, гоначныя гульні, якія дапускаюць спаборніцтва паміж двума, трыма і чатырма ўдзельнікамі. Вось добра вядомы прыклад такіх гульняў:
Хочацца пабалавацца яшчэ з нечым? Калі ласка, вось іншыя распрацоўкі, якія таксама сталі папулярнымі.
Puzzlebox Orbit Helicopter
Цацачны верталёт, які кіруецца сілай думкі. Стандартная версія дазваляе кіраваць вышынёй палёту верталёта, але ёсць мноства дапаўненняў, якія ператвараюць гэтую цацку ў магутны трэнажор для брэйн-фітнеса. Агляд .
Zen Lamp
Лямпа адлюстроўвае ваш псіхаэмацыйны стан у выглядзе свячэння вызначанага колеру. Ідэальна падыходзіць для развіцця навыкаў медытацыі.
Force Trainer II
Найзабаўнейшая штучка. Стварае галаграфічную выяву гульнявога асяроддзя і аб'ектаў усярэдзіне празрыстай піраміды. А гулец, выкарыстоўваючы каманды галаўнога мозга, кіруе гэтымі аб'ектамі.
Necomimi
Мі-мі-мішныя каціныя вушкі сталі хітом ва ўсім свеце. Прылада цалкам самадастаткова і не патрабуе падлучэння да кампутара ці смартфону. Карыстальнік апранае вушкі, уключае іх і атрымлівае магчымасць дэманстраваць свой настрой (псіхаэмацыйны стан) шляхам руху гэтымі вушкамі. Дарэчы, аналагічны прадукт, , не стаў папулярным нават у сябе на радзіме, у Японіі. Куды ў гэтым выпадку ўстаўлялася гарнітура, можаце дадумаць самі.
Нейрагарнітура - забаўка або карысны інструмент?
Падчас чытання артыкула можа здацца, што нейраінтэрфейсы і гарнітуры прызначаны ў асноўным для таго, каб пацешыць чалавека або пацешыць яго АУВ. Аднак гэта зусім не так. Нейрагарнітура разам з адпаведным ПЗ цалкам можа дапамагчы распрацаваць канечнасць пасля моцнага пашкоджання, знізіць негатыўныя наступствы цяжкіх траўм. Таму навукоўцы актыўна выкарыстоўваюць нейратэхналогіі для таго, каб дапамагаць людзям.
Напрыклад, у 2016 годзе амерыканскія навукоўцы з Універсітэта Джонса Хопкінса стварылі нейраінтэрфейс, які дапамагае кіраваць асобнымі пальцамі біямеханічнага пратэза. Праз год іх аўстрыйскія калегі з Універсітэта Граца распрацавалі сістэму для напісання музыкі з дапамогай сілы думкі. Разлічана яна на музычна адораных людзей з абмежаванымі магчымасцямі.
Спецыялісты з Каліфарнійскага універсітэта з дапамогай нейраінтэрфейсу, нейромускульной стымуляцыі і падвесу , паралізаванага ніжэй пояса. А бразільскія даследнікі разам з калегамі з ЗША, Швейцарыі і Нямеччыны змаглі часткова у пацыентаў з дапамогай нейраінтэрфейсу, віртуальнай рэальнасці і экзоскелета. Вядуцца і распрацоўкі для ўзаемадзеяння з пацыентамі з сіндромам "зачыненага чалавека". Тэхналогія дапаможа выяўляць такіх хворых, камунікаваць з імі, а таксама аднаўляць кантроль над целам.
Facebook пачала працу над неінвазіўным нейраінтэрфейсам, які дапаможа карыстальнікам набіраць тэкст без клавіятуры. Кампанія Nissan распрацавала інтэрфейс мозг-машына , каб счытваць думкі падчас кіравання для памяншэння часу рэакцыі. А Ілон Маск і зусім жадае злучыць мозг з кампутарам, каб пазбегнуць захопу свету штучным інтэлектам.
Расейскія кампаніі пакуль не могуць пахваліцца вялікай колькасцю дасягненняў на ніве нейратэхналогій. Аднак нядаўна "Ростех" прадставіў перадсерыйны ўзор прылады, якое дапаможа абменьвацца інфармацыяй паміж мозгам і вонкавай прыладай. Распрацоўваў шлем Інстытут электронных кіраўнікоў машын (ІНЭУМ) ім. І. С. Брука. Мяркуецца, што нейраінтэрфейс дазволіць кіраваць электроннымі і электрамеханічнымі прыладамі: пратэзамі, транспартнымі сродкамі.
Што чакае рынак нейраінтэрфейсаў
Згодна з , аб'ём глабальнага рынку кампутарных інтэрфейсаў да 2022 года дасягне 1,72 даляраў. Цяпер асноўная вобласць ужывання нейраінтэрфейсаў - гэта медыцына, але актыўна развіваюцца забаўляльныя напрамкі, а таксама ваенная і прамысловая сфера. Нейрагарнітура для кіравання баявым робатам – гэта ўжо не проста салодкія фантазіі высакалобых людзей у пагонах, а цалкам развязальная задача.
Дзякуючы таму, што нейрогарнитуры прапануюць адчыненае асяроддзе, якую можна выкарыстоўваць для стварэння ўласнага ПА, развіваецца і прыватнае нейропрограммирование. Напрыклад, аднаго з лідэраў рынку, кампаніі NeuroSky, даступная распрацоўшчыкам абсалютна бясплатна. І ў выніку з'яўляецца ўсё больш прыкладанняў, якія выкарыстоўваюць магчымасці гэтай платформы.
Адзначым, што ініцыятыва паўсюднага ўкаранення нейраінтэрфейсаў і чыпаў для мозгу сутыкаецца не толькі з падтрымкай, але і з крытыкай. З аднаго боку, нейраінтэрфейсы могуць удасканаліць лячэнне чэрапна-мазгавых траўмаў, паралічу, эпілепсіі або шызафрэніі. З іншага боку, такія тэхналогіі могуць пагоршыць сацыяльную няроўнасць.
Выказваюцца апасенні, што для ўкаранення ў здаровага чалавека электродаў няма пакуль ні юрыдычнай, ні этычнай базы. Акрамя гэтага, нейраінтэрфейс можа зрабіць мозг чалавека аб'ектам, у які захочуць пракрасціся ўрада, рэкламадаўцы, хакеры, рэптылоіды і іншыя асобы, якім наўрад ці ўзрадуецца нармальны чалавек. І ў цэлым нейроинтерфейс і гарнітуры могуць змяніць асаблівасці чалавека, паўплываць на яго псіхіку і дзейнасць як індывіда, сказіць разуменне людзей як фізіялагічных істот.
У цэлым зразумела, што нейратэхналогіі будуць развівацца і далей. Але калі яны стануць па-сапраўднаму даступнымі і яшчэ больш эфектыўнымі, прадказаць немагчыма.
Што яшчэ цікавага ёсць у блогу
→
→
→
→
→
Крыніца: habr.com