Часть №4
Некоторые определенные изменения в мире увеличат вероятность того, что человечество будет иметь наилучшее будущее. Крупномасштабное изменение мира происходит быстрее всего, когда весь мир — Колосс Человеческий — работает над этим.
Колосс Человеческий будет стремиться к достижению цели тогда и только тогда, если будет экономическая движущая сила — если сам процесс траты ресурсов на достижение этой цели будет хорошим бизнесом.
Зачастую, прежде чем бурно развивающаяся индустрия наберет обороты, все это похоже на стопку бревен — все компоненты для огня на месте, все готово к работе, но нет спички. Существует некоторый технологический дефицит, не дающий взлететь всей отрасли.
Прогресс науки, бизнеса и промышленности — все это происходит с разрешения технического прогресса. И если посмотреть на историю, в этом есть смысл — поскольку каждая величайшая революция в прогрессе человечества — это технический прорыв.
Спичка.
И когда я начал размышлять у меня было очень смутное представление об одной из переменных — «ускорение появления общемозгового нейроинтерфейса».
Насколько я понял, интерфейс общего мозга должен был представлять нейрокомпьютерный интерфейс в идеальном мире — супер-пупер-продвинутый концепт, когда все нейроны вашего мозга могут незримо коммуницировать с миром снаружи. Эта концепция была основана на научно-фантастической идее «нейронного кружева» из серии «Культура» Иэна Бэнкса — невесомый, неосязаемый интерфейс на весь мозг, который можно телепортировать в мозг.
Для начала я хотел понять два этих блока:
Первый был прост.
Бизнес-часть — это компания, занимающаяся разработкой нейрокомпьютерных интерфейсов. Они хотят создавать ультрасовременные НКИ — некоторые из них будут «устройствами микронных размеров». Этот процесс будет поддерживать рост компании и станет отличной базой для внедрения инновация.
Второй блок был сложнее.
Сегодня нам кажется очевидным, что использование технологии парового двигателя ради силы огня должно было начаться, дабы произошла промышленная революция. Но если бы вы поговорили с кем-то в 1760 году об этом, ясности было бы гораздо меньше — какие препятствия нужно преодолеть, какие инновации внедрить, сколько все это займет времени. И вот мы здесь — пытаемся понять, как должна выглядеть спичка, которая зажжет нейрореволюцию, и как ее создать.
Отправной точкой для обсуждения инновация будет дискуссия о препятствиях — почему вообще возникает необходимость инноваций. Но даже с учетом того, что основным сдерживающим фактором будет инженерная разработка, есть несколько крупных проблем, которые вряд ли станут основным препятствием:
- Общественный скептицизм.
Недавно был проведен опрос, в котором выяснилось, что американцы боятся будущего биотехнологий, в частности — НКИ, больше, чем редактирования генов.
Но люди не очень быстро привыкли к глазной хирургии Lasik, когда она впервые появилась — 20 лет назад всего 20 000 человек в год прибегали к операции. Сегодня это число составляет уже 2 000 000. То же самое с кардиостимуляторами. И дефибрилляторами. И пересадкой органов. Но ведь она когда-то отдавала франкенштейнщиной! Имплантаты мозга будут из той же оперы.
- Наше непонимание мозга.
Помните, «если представить понятый мозг одной милей, мы прошли всего три дюйма по ней»? Флип тоже так считает:
Если бы нам нужно было понять мозг, чтобы взаимодействовать с ним по существу, у нас были бы проблемы. Но все эти штуки в мозге можно расшифровать без полного понимания динамики вычислений в мозге. Возможность считать это все — это проблема инженеров. Возможность понять происхождение и организацию нейронов в мельчайших деталях, которые удовлетворили бы нейробиологов сполна — это отдельная проблема. И нам не нужно решить все эти научные проблемы, чтобы добиться прогресса.
Если мы можем просто при помощи технических методов заставить нейроны разговаривать с компьютерами, этого будет достаточно, и машинное обучение позаботится об остальном. То есть научит нас науке о мозге. Как отмечает Флип:
Обратная сторона фразы «нам не нужно понимать мозг, чтобы добиться прогресса» заключается в том, что прогресс в инженерном деле почти наверняка увеличит наше научное знание — вроде того, как Alpha Go научит лучших игроков мира лучшим стратегиям игры в го. И этот научный прогресс приведет к еще большему техническому прогрессу — инженерия и наука будут подталкивать друг друга.
- Злобные гиганты.
Иновационные компании наступают на очень большие хвосты (например, автомобильной промышленности, нефтегазового и военно-промышленного комплекса). Большие хвосты не любят, когда на них наступают, поэтому обычно делают все возможное, чтобы препятствовать прогрессу наступающего. К счастью, у нашего проекта нет такой проблемы. Нет ни одной крупной сферы деятельности, которую он может разрушить (по крайней мере, в обозримом будущем — а там, возможная нейрореволюция нарушит работу почти каждой отрасли).
Препятствия появления общемозгового нейроинтерфейса — это технологические препятствия.
Их много, но два из них стоят особнячком, и если их преодолеть, этого может быть достаточно, чтобы все остальные стены упали и полностью изменили траекторию нашего будущего.
Препятствие №1: пропускная способность.
Одновременно в человеческом мозге никогда не было более пары сотен электродов. Если сравнивать со зрением, это равноценно сверхнизкому разрешению. Если сравнивать с двигателем, это простейшие команды с малой степенью контроля. Если сравнивать с мыслями, нескольких сотен электродов будет достаточно лишь для того, чтобы передать просто изложенное сообщение.
Нам нужна более высокая пропускная способность. Намного более высокая.
Рассуждая над интерфейсом, который мог бы изменить мир, мы определили примерное число в «миллион одновременно считываемых нейронов». Еще говорят, что 100 000 — это число позволит создать много полезных НКИ с различными применениями.
С аналогичными проблемами столкнулись первые компьютеры. Примитивные транзисторы занимали много места и с трудом масштабировались. Но в 1959 году появилась интегральная схема — компьютерный чип. Вместе с ней появился способ увеличивать число транзисторов и закон Мура — понятие о том, что число транзисторов, которые можно уместить на компьютерном чипе, удваивается каждые полтора года.
До 90-х электроды для НКИ делали руками. Затем мы начали выяснять, как производить эти крошечные 100-электродные многоэлектродные матрицы, используя современные полупроводниковые технологии. Переход от ручного производства к электродам Utah Array стал первым намеком на то, что закон Мура может возыметь власть и в области НКИ.
Это огромный потенциал. Сегодня наш максимум это несколько сотен электродов, способных измерять около 500 нейронов одновременно — это далеко не миллион, даже и близко нет. Если добавлять по 500 нейронов каждые полтора года, мы придем к миллиону в 5017 году. Если же удваивать это число каждые полтора года, мы получим миллион к 2034 году.
В настоящее время мы где-то между.
Ян Стивенсон и Конрад Кординг опубликовали работу, в которой рассмотрели максимальное число нейронов, которые считывались одновременно в разные моменты на протяжении последних 50 лет (у любых животных) и вывели результат на этот график:
Это исследование, которое еще называют законом Стивенсона, предполагает, что количество нейронов, которые мы можем регистрировать одновременно, по всей видимости, удваивается каждые 7,4 года. Если этот показатель будет держаться, до конца этого столетия нам удастся дойти до миллиона, а в 2225 году — записать каждый нейрон в мозгу и получить общемозговой нейроинтерфейс.
В общем, эквивалента интегральной схемы для НКИ пока нет, потому что 7,4 года — слишком большое число для начала революции. Прорыв будет сделан не устройством, которое может записать миллион нейронов, а со сдвигом парадигмы, вследствие которого этот график будет больше походить на закон Мура и меньше — на Стивенсона. Как только это произойдет, последуют и миллионы нейронов.
Препятствие №2: имплантация.
НКИ не смогут захватить мир, если всякий раз для их внедрения придется вскрывать черепушку.
Помимо того, что это серьезный барьер для входа и серьезная проблема для безопасности, инвазивная операция на головном мозге стоит дорого и многого требует. Финальный процесс имплантации НКИ должен быть автоматизирован. Машина, которая будет на это способна, должна быть чем-то вроде Lasik, автоматизированным процессом — потому что в противном случае вы будете ограничены числом нейрохирургов, а затраты будут слишком высоки. Нужна машина по типу Lasik, чтобы масштабировать этот процесс.
Создание НКИ с высокой пропускной способностью было бы прорывом уже само по себе, не говоря уж о разработке неинвазивных имплантатов.
Выполнение обоих пунктов начнет революцию.
Другие препятствия.
Сегодняшние пациенты с НКИ ходят с проводом, торчащим из головы. В будущем это, конечно, не взлетит. Планируется работать над устройствами, которые будут беспроводными. Но это также сопряжено с проблемами. Необходимо устройство, которое сможет беспроводным путем передавать и получать кучу данных. Значит, оно должно самостоятельно позаботиться о таких вещах, как усиление сигнала, преобразование аналога в цифру, а также сжатие данных. И это все также должно работать на индукционном токе.
Еще одна большая проблема — биосовместимость. Чувствительная электроника, как правило, не очень хорошо уживается в желейном шарике. И тело человека плохо принимает инородные объекты в себя. Но мозговые интерфейсы будущего должны будут работать вечно и без перебоев. Следовательно, устройство будет герметично упаковано и достаточно надежно, чтобы переживать десятилетия жужжания и смещения нейронов вокруг. И мозг — который расценивает современные устройства как вторженцев и покрывает их рубцовой тканью — придется как-нибудь обмануть, заставив думать, что это устройство — нормальная часть мозга.
Есть еще проблема с пространством. Где именно вы будете размещать свое устройство, которое сможет взаимодействовать с миллионом нейронов в черепе, который и без того делит пространство на 100 миллиардов нейронов? Миллион электродов, использующих современные многоэлектродные массивы, будет размером с бейсбольный мяч. Поэтому дальнейшая миниатюризация — это еще одна непрекращающаяся инновация, которую можно добавить в список.
Есть также факт того, что современные электроды в основном оптимизированы для простой электрической записи или простой электрической стимуляции. Если нам действительно нужен эффективный интерфейс, потребуется нечто иное, чем однофункциональные жесткие электроды — что-то с механической сложностью нейронных цепей, которые могут записывать и стимулировать, а также могут взаимодействовать с нейронами химически, механически и электрически.
И давайте просто условимся, что все это идеально сочетается — широкополосное, долговременное, биосовместимое, двунаправленное, коммуникативное, неинвазивно-имплантируемое устройство. Теперь мы можем вести диалог с миллионом нейронов одновременно.
Только вот… мы ведь не знаем, как разговаривать с нейронами.
Не так-то просто расшифровать статические вспышки сотни нейронов, но ведь мы, по сути, пытаемся изучить набор определенных вспышек, отвечающих определенным простым командам. С миллионом сигналов это не сработает. Обычный переводчик, по сути, использует два словаря, подменяя слова из одного словами в другом — но ведь это не значит понимать язык. Нам нужно осуществить мощный скачок в машинном обучении прежде, чем компьютер научится языку, и еще больший скачок будет необходимо проделать, чтобы понять язык мозга — потому что люди определенно не будут учиться расшифровывать код миллиона одновременно активирующихся нейронов.
Мы не знаем, какие технологии, которые кажутся нам совершенно невозможными, в дальнейшем станут повсеместными, но будут и такие. Люди всегда недооценивают Колосс Человеческий.
Если у всех, через 40 лет появится электроника в черепе, это произойдет благодаря сдвигу парадигмы, который вызвал фундаментальный сдвиг во всей этой индустрии.
Этот сдвиг как раз мы и пытаемся организовать.
Другие команды работают над этим тоже, и крутые идеи уже начали появляться:
Группа из Университета штата Иллинойс разрабатывает интерфейс из шелка:
Шелк можно свернуть в тонкую связку и относительно неинвазивно ввести в мозг. Там он теоретически расправится и осядет в контурах, как термоусадочная пленка. На шелке будут гибкие кремниевые транзисторные массивы.
В своем выступлении TEDx Talk, Хон Йео продемонстрировал массив электродов, нанесенный на его кожу, как временная татуировка, и ученые считают, что этот метод можно потенциально использовать в мозге:
Другая группа работает над своего рода наномасштабной электродной нейронной сеткой, настолько крошечной, что ее можно ввести в мозг при помощи шприца:
Для сравнения: эта красная трубочка справа является кончиком шприца.
Другие неинвазивные методы включают вхождение в вены и артерии. Наименее инвазивный способ будет чем-то вроде прочного стента, который входит через бедренную артерию и разворачивается в кровеносной системе для взаимодействия с нейронами. Нейроны используют много энергии, поэтому это по сути дорожная сетка к каждому нейрону.
DARPA, подразделение технологических инноваций вооруженных сил США, благодаря недавно профинансированной программе BRAIN, ведет разработку крошечных «замкнутых» нейронных имплантатов, которые могут заменить лекарства.
Второй проект DARPA нацелен на установку миллиона электродов в устройство размером с монетку.
Другая идея, над которой ведется работа, это транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), в которой магнитная катушка вне головы может создавать электрическим импульсы внутри мозга.
Эти импульсы могут стимулировать целевые области нейронов, обеспечивая абсолютно неинвазивный тип глубокой стимуляции мозга.
Один из соучредителей Neuralink, Ди Джей Сео приложил усилия к разработке еще более крутого интерфейса под названием «нейронная пыль».
Нейронная пыль являет собой крошечные кремниевые сенсоры размером в 100 мкм (примерно равные ширине волоса), которые должны впрыскиваться прямо в кору. Совсем рядом, над твердой мозговой оболочкой, будет располагаться 3-миллиметровое устройство, которое сможет взаимодействовать с датчиками в пыли посредством ультразвука.
Нейронная пыль была создана под впечатлением от принципов работы технологий микрочипов и RFID. Можно с легкостью увидеть, как работает перекрестное влияние разных полей:
Другие работают над еще более невероятными идеями, такими как оптогенетика (когда вы вводите вирус, который крепится к клетке мозга, заставляя ее впоследствии стимулироваться светом) или использованием углеродных нанотрубок, миллион которых можно связать вместе и направить в мозг через кровоток.
Зарождающаяся отрасль нейрокомпьютерных интерфейсов — это семя революции, которая изменит практически всё.
Но во многих отношениях будущее нейрокомпьютерных интерфейсов — это не ново.
Если взглянуть со стороны, все это будет похоже на следующую большую главу истории, которая уже пишется. Язык невыносимо долго превращался в письмо, оно затем невыносимо долго превращалось в печать. Затем появилось электричество и все завертелось.
Радио.
Телевидение.
Компьютеры.
Вместе с этим всем, каждый дом стал волшебным.
Затем телефоны стали беспроводными.
Затем мобильными.
Компьютеры превратились из устройств для работы и игр в окна в цифровой мир, частью которого все мы стали. Затем телефоны и компьютеры слились в повседневные устройства, которые перенесли волшебство из наших домов в наши руки. И на запястья.
Сейчас мы находимся на заре развития виртуальной и дополненной реальности, которые обернут волшебством наши глаза и уши и перенесут наше существование в цифровой мир.
Не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы понять, к чему все идет.
Волшебство проделало путь с промышленных объектов в наши дома и руки и скоро окажется у нас на голове. Затем оно сделает еще один шаг. Волшебство перенесется в наши мозги.
Это произойдет благодаря общемозговому интерфейсу — нейрокомпьютерный интерфейс такой полный, такой гладкий, такой биосовместимый и с высокой пропускной способностью, что он станет частью вашей коры и лимбической системы.
Общемозговой интерфейс обеспечит ваш мозг способность общаться беспроводным путем с облаком, с компьютерами и с мозгами любого, у кого будет такой же интерфейс. Этот поток информации между вашим мозгом и внешним миром будет совершенно незаметным, он будет похож на мышление, которое сейчас происходит у вас в голове. И хотя мы пока используем термин «нейрокомпьютерный интерфейс», я думаю, что он не в полной мере передает концепцию общемозгового интерфейса.
Поэтому я буду называть его волшебной шляпой.
Теперь, чтобы полностью вникнуть в суть волшебной шляпы на вашей голове и как она все изменит, нужно осознать несколько идей:
1) Совершенно невероятную идею;
2) Супер-пупер-поразительную совершенно невероятную идею.
Итак, невероятная идея.
Общемозговой интерфейс и его многочисленные возможности можно назвать «третичным цифровым слоем», и этот термин имеет двойное значение.
- Первое значение затрагивает идею физических частей мозга. Мы обсуждали три слоя головного мозга — ствол мозга (управляемый лягушкой), лимбическую систему (управляемую обезьяной) и кору (управляемую рациональным мыслителем). Мы тщательно их разобрали, но до конца этой статьи давайте выбросим лягушку из объяснения, потому что она по большей части функциональна и живет за кулисами.
Поэтому будем считать, что наш мозг содержит два слоя — нашу животную лимбическую систему (которую мы можем называть первичным слоем) и нашу развитую кору (которую можно назвать вторичным слоем). Интерфейс волшебной шляпы, таким образом, будет третичным слоем — новой физической частью мозга, дополняющей две других.
У нас уже есть третичный цифровой слой. Это компьютер, или телефон, или другие прибамбасы. Вы можете задать вопросу Google и мгновенно получить ответ. Можно получить доступ к любой книге или музыке. При помощи таблиц можно производить невероятные расчеты. Если взять здание размером с Эмпайр-Стейт-Билдинг, наполненное людьми с калькуляторами, если у них будет карандаш и бумага — один человек с ноутбуком может сделать намного больше, чем все это здание людей с калькуляторами. Можно пообщаться с человеком по видеочату на другом конце земного шара. Когда-то такое вполне сошло бы за колдовство. Можно записать любое видео или звук, сделать миллиард фотографий, пометить их тегами и автоматически рассортировать. Можно транслировать в соцмедиа миллионам людей одновременно и бесплатно. Это чудеса, сверхсила, которых не было даже у президента двадцать лет назад.
Чего люди не могут понять сейчас, так это что они уже киборги.
Вы не то существо, которое было двадцать или даже десять лет назад.
Это сложно вообразить, потому что мы не чувствуем себя какими-то киборгами. Мы чувствуем себя людьми, которые используют устройства для своих нужд. Но подумайте о своем цифровом «я», когда общаетесь с кем-нибудь в Интернете или в «Скайпе» либо когда смотрите видео на YouTube. Все это делает ваше цифровое альтер-эго, этакий человечек внутри вас. Единственная разница в том, что нет никакого человечка — вы используете волшебство, чтобы отправиться далеко отсюда на скорости света, по проводам, спутникам и электромагнитным волнам.
Разница в среде.
До языка не было хорошего способа передать мысль из одного мозга в другой. Затем первые люди изобрели технологию языка, трансформирующую голосовые связки и уши в первые в мире устройства связи, а воздух — в первую коммуникационную среду. Мы используем эти устройства всякий раз, когда говорим друг с другом.
Вот так:
Затем мы осуществили еще один прыжок, изобрели второй слой устройств, со своей средой, позволяющих нам общаться на большом расстоянии:
В этом смысле в вашем телефоне столько же «вас», сколько и в голосовых связках, глазах или ушах.
Все эти вещи — просто инструменты, перемещающие мысли от мозга к мозгу, — так какая разница, где этот инструмент: в руке, в горле или в глазнице?
Цифровой век сделал нас двойными существами — физическими, которые взаимодействуют с физическим окружением, используя биологические части, и цифровыми, которые используют цифровые устройства — цифровые конечности — для взаимодействия с цифровым миром.
Но поскольку мы об этом не думаем в таком ключе, мы можем представить, что человек с телефоном в голове или горле будет киборгом, а человек с телефоном в руке, прижимающей его к голове, нет.
Киборгом человека делают его способности — а не то, с какой стороны черепа эти способности проявляются.
Мы уже киборги, мы уже обладаем сверхсилой, мы уже проводим большую часть своей жизни в цифровом мире. И когда задумываешься об этом в таком ключе, понимаешь, насколько очевидным становится необходимость улучшить среду, которая соединяет нас с миром. Собственно, это изменение должно произойти, когда волшебство проникнет в наши мозги:
Вы уже цифровой сверхчеловек. Измениться может только интерфейс — увеличить пропускную способность вашего цифрового альтер-эго. Дело в том, что сегодня этот интерфейс сводится к крошечной соломинке, которая с точки зрения вывода — это как попытка просверлить дерево пальцем. И, очевидно, у такого вывода есть свои минусы. Это чертовски медленная коммуникация. Мы сможем улучшить ее на много порядков, если обзаведемся прямым нейроинтерфейсом.
Другими словами, внедрить наши технологии в наши мозги — это не вопрос того, хорошо или плохо быть киборгом. Это вопрос того, что мы уже киборги и будем ими оставаться, поэтому имеет смысл модернизировать себя из примитивных киборгов с низкой пропускной способностью в современных киборгов с высокой.
Общемозговой интерфейс — это как раз это обновление.
Он изменит нас из существ, чей первичный и вторичный слои живут в головах и чей третичный слой живет в кармане, в руке или на столе — в существ, три слоя которых существуют совместно.
Полоса пропускания интерфейса позволяет принимать входящие изображения в формате HD, входящий звук — в хай-фай, а команды управления движениями — четко управляемыми, но все это очень важно для коммуникации. Если бы информация была молочным коктейлем, пропускная способность была бы шириной в соломинку.
Сегодня график пропускной способности коммуникаций выглядит вот так:
Моран Серф собрал данные о фактической пропускной способности различных частей нервной системы и на этом графике сравнивает их с эквивалентными пропускными способностями в компьютерном мире:
Видите, разница в пропускной способности между нашими коммуникациями и нашим мышлением (которое на этом графике составляет 30 бит/c) очень большая.
Но превращение наших мозгов в устройство, которое прорвет все эти соломинки, будет выглядеть вот так:
И превратится в это:
Мы по-прежнему будем использовать соломинки, но гораздо больше и эффективнее.
Дело не только в скорости связи, но также в нюансах и точности коммуникаций:
В вашей голове есть много понятий, которые ваши мозги пытаются сжать в узкие потоки данных, передвигающиеся в процессе речи или печатания. Таков язык, и ваш мозг в совершенстве овладел алгоритмом сжатия данных в мысли, которая передает понятие. Слово влетает в ухо и происходит разархивирование понятия.
Конечно, не без потерь.
Поэтому когда вы заново сжимаете это понятие, пытаясь понять, вы одновременно пытаетесь смоделировать умственное состояние другого человека, чтобы понять, откуда оно взялось, и наложить на свое понимание концепции понимание другого человека. Если бы ваши мозги были связаны интерфейсом, вы могли бы передавать мысли без какого-либо сжатия и потери нюансов.
В этом есть смысл — из нюансов выстраивается как бы мысль в высоком разрешении, и файл становится слишком большим, чтобы его можно было быстро передать через соломинку для питья.
Соломинка ставит вас перед выбором: потратить много времени, чтобы сказать много слов и расписать мысль в нюансах, либо сэкономить время, используя сокращения, и не передать всей полноты картины. Все это усугубляется еще и тем, что сам язык — это среда низкого разрешения.
Слово — это лишь приближение мысли, ее эскиз, набросок.
Вы получаете не мысль — вы получаете подборку подходящих слов, для каждого из которых у вас есть своя собственная система оценки и степени экспрессии.
Очень многое будет потеряно при переводе — но ведь именно это происходит, когда вы пытаетесь передать файл высокого разрешения по узкому каналу, используя инструменты низкого разрешения.
Поэтому передача данных при помощи языка «дырявая».
Размышляя о феномене общения — когда мозги пытаются поделиться вещами друг с другом — вы видите историю коммуникаций не такой:
А такой:
Вполне возможно, что вторая большая эра коммуникации — 100000-летняя эра непрямой коммуникации — переживает свои последние дни. Если мы уменьшим временную шкалу, вполне возможно, что последние 150 лет, в течение которых мы внезапно и стремительно совершенствовали наши коммуникационные медиа, вели нас к тому самому: к переходу от эры 2 к эре 3.
Возможно, мы стоим на границе разделов хронологии.
И поскольку косвенное общение требует сторонних частей тела или цифровых частей, конец эры 2 можно охарактеризовать как конец эпохи физических устройств. В эпоху, когда ваш мозг будет устройством, не будет необходимости носить что-либо с собой.
У вас будет свое тело, одежда — и всё.
Судя по тому, что я усвоил из бесед с десятком нейробиологов, можно нарисовать картину мира через несколько десятилетий. Хронология пока не ясна, равно как и порядок, в котором начнут поступать улучшения. И, конечно, многие прогнозы пройдут мимо кассы, так же как будут и незапланированные прорывы. Потому что люди не могут их пока вообразить.
Но многое из этого случится, и случится, пока вы будете живы.
Комментариев нет:
Отправить комментарий