Neuralink Илона Маска

Часть_первая #Колосс_Человеческий
Neuralink Илона Маска. Часть первая: Колосс Человеческий

Эксцентричный в хорошем смысле этого слова предприниматель, плейбой, филантроп #Илон_Маск известен всему миру. Это он решил вывести человечество в космос, колонизировать Марс, отказаться от одноразовых ракет. Это он решил сделать мир чище, пересадив нас с автомобилей с ДВС на самоуправляемые автомобили. Пока разворачиваются эти предприятия, он не сидит сложа руки. Он задумал #Neuralink, который поможет нам стать новыми людьми. В отсутствие границ и в отсутствие слабостей, как и положено в новом мире (Илона Маска).
Документировать сумасшедшие идеи Маска, как и всегда, вызвался Тим Урбан с #WaitButWhy(он писал про искусственный интеллект, колонизацию Марса и #SpaceX). Представляем одно из лучших произведений современной научно-популярной журналистики. Далее от первого лица.
В прошлом месяце у меня был телефонный разговор.

Ладно, может быть, все было не так и слова были не совсем такими. Однако после того, как я узнал, что за новую компанию решил создать Илон Маск, я начал понимать, что задуманное им есть возможность назвать и так.
Когда я писал о #Tesla и SpaceX, я выяснил, что полностью понять деятельность некоторых компаний есть возможность лишь приближая и отдаляя, изнутри и снаружи. Изнутри — технические сложности, с которыми сталкиваются инженеры, снаружи — экзистенциальные сложности, с которыми сталкивается наш вид. Изнутри — чтобы увидеть мир, каким он есть сейчас, снаружи — чтобы увидеть большую историю того, как мы дошли до этого момента и каким может быть далекое будущее.
Новое предприятие Илона — Neuralink — не только то же самое, спустя 6 недель после первого знакомства с компанией я убежден, что ей каким-то образом удается затмить Tesla и SpaceX как в смелости инженерных начинаний, так и в величии ее миссии. Две другие компании стремятся переопределить, что будут делать люди будущего. Neuralink стремится переопределить, кем будут люди будущего.
Головокружительный размах миссии Neuralink в сочетании с лабиринтом невероятной сложности человеческого мозга очень трудно осмыслить. Однако когда я осмыслил это, когда провел довольно времени, приближая и отдаляя картинку, я понял, что это самое крутое, что я видел. Мне кажется, я взял машину времени, отправился в будущее и вернулся, чтобы сказать вам: ребята, все это еще страннее, чем мы думали.
Однако прежде, чем я возьму вас в свою машину времени, чтобы показать, что нашел, нам нужно сесть в увеличительную машину. Потому что, насколько я понял, план на «шапочку из фольги», либо шляпу волшебника, Илона Маска сложно понять сходу.
Поэтому приготовьтесь забыть все, что ваш мозг знает о себе и своем будущем, падайте на диванчик и погнали в червоточину.
Часть 1. Колосс Человеческий
600 миллионов лет назад никто ничего не делал вообще.

Проблема в том, что ни у кого не было никаких нервов. В отсутствие нервов нельзя двигаться либо думать, обрабатывать всевозможную информацию. Остается просто немножко существовать и ждать, пока не умрешь.
Однако затем появились медузы.

Эти медузы стали первыми животными, которые поняли, что нервы были необходимы, чтобы понять, что они есть, и обзавелись первой нервной системой — сетью нервов.

Нервная сеть медуз позволила им собирать важную информацию об окружающем мире — например, где объекты, где хищники, где пища — и передавать эту информацию, как через большую соцсеть, во все части тела. Возможность получать и обрабатывать информацию означала, что медузы на самом деле имели возможность реагировать на изменения в своей окружающей среде, чтобы повысить шансы на качественную жизнь, а не бесцельно бултыхаться в надежде на лучшее.
Чуть только позже появилось новое животное, у которого была еще более крутая идея.

Плоский червь выяснил, что есть возможность было бы сделать гораздо больше, если бы кто-то в нервной системе отвечал за всё — как босс нервной системы. Этот босс жил в голове плоского червя и заправлял всей нервной системой тела, чтобы она передавала всю новую информацию напрямую ему. Поэтому вместо того, чтобы устроить себя в форму сети, нервная система плоского червя сгрудилась в виде центрального канала нервов, которые посылали информацию туда и обратно между боссом и всем остальным:

Система босса-канала у плоского червя была первой в мире центральной нервной системой, а босс в голове плоского червя был первым в мире мозгом.
Идею босса в нервной системе быстро подхватили все остальные, и вскоре на Земле появились тысячи видов с мозгами.
Шло время, и животные Земли начали изобретать сложные и новые системы тела, поэтому боссы становились все более занятыми.

Немногим позже прибыли млекопитающие. Для этих миллениалов царства животных жизнь была уже сложной. Да, их сердца должны были биться, а легкие дышать, однако млекопитающие хотели большего, чем просто выживать — они обзавелись сложными чувствами, такими как любовь, гнев и страх.
Для мозга рептилий, которому до сих пор приходилось иметь дело только с рептилиями и другими существами попроще, млекопитающие были просто… чем-то большим. Поэтому у млекопитающих появилось второй босс, который начал работать в паре с мозгом рептилий и позаботился обо всех этих новых потребностях. Так появилась первая в мире лимбическая система.

На протяжении следующих 100 миллионов лет жизнь млекопитающих становилась все более сложной и насыщенной, и в один прекрасный день два босса обнаружили нового жителя в своем кабинете.

То, что поначалу казалось случайным младенцем, на самом деле было ранней версией неокортекса, и хотя поначалу он говорил очень мало, вместе с появлением приматов, а затем больших обезьян и первых гоминид, этот новый босс вырос из младенца в отрока, а потом и подростка со своим представлением о том, как все обязано работать.

Идеи нового босса оказались очень полезными, и под его руководством гоминиды научились создавать орудия труда, стратегии охоты и кооперации с другими гоминидами.
В направление следующих нескольких миллионов лет новый босс становился старше и мудрее, и его идеи постоянно улучшались. Он понял, как избавиться от наготы. Он понял, как управлять огнем. Он научился делать копья.

Однако самым крутым его трюком было мышление. Он превратил голову каждого человека в маленький мир-в-себе, сделав людей первыми животными, которые могут осмысливать сложные мысли, рассуждать и приходить к решениям, возводить долгосрочные планы.
И тогда, где-то 100 000 лет назад, случился прорыв.

Человеческий мозг развился до точки, когда начал понимать, что звук «камень» не был камнем сам по себе, а его есть возможность было применять как символ камня — под этим звуком стал подразумеваться камень. Первый человек изобрел язык.
Очень скоро появились слова для всевозможных вещей, и к 50 000 году до нашей эпохи люди уже общались на полноценном, сложном языке друг с другом.
Неокортекс превратил людей в магов. Мало того, что он сделал человеческую голову чудесным внутренним океаном комплексных мыслей, его последний прорыв нашел способ воплощать эти мысли в символический набор звуков и посылать их вибрировать по воздуху в головы других людей, которые имели возможность расшифровать эти звуки и впитать облеченные в них идеи в собственный океан мыслей. Неокортекс человека размышлял о вещах долгое время — и теперь, наконец, ему было с кем их обсудить.
Собралась вечеринка неокортексов. Неокортексы — хорошо, пока еще неокорточки — делились друг с другом всем, чем только есть возможность: рассказами из прошлого, смешными шутками, сформированными мнениями, планами на будущее.
Однако самым полезным было делиться всем, что узнал. Если один человек научился методом проб и ошибок, что ягоды определенного вида превращают жизнь на 48 часов в сплошной понос, он имел возможность бы при помощи языка рассказать о своем трудном уроке жизни остальной части своего племени. Члены племени могут применять язык, чтобы передать этот урок своим детям, а их дети — своим детям. Вместо того чтобы разные люди повторяли одну и ту же ошибку из раза в раз, один из них может сказать «не ешьте этих ягод», и его мудрость будет пронзать пространство и время, защищая всех от плохих переживаний.
То же самое произойдет, когда один человек придумает какой-нибудь новый хитрый трюк. Один необычайно умный охотник, любитель понаблюдать за созвездиями звезд и ежегодными схемами миграции стад диких животных, имел возможность бы поделиться разработанной им системой, которая использует ночное небо, чтобы точно определить, сколько дней осталось до возвращения стада. И хотя некоторые охотники имели возможность бы прийти к созданию подобный системы самостоятельно, если передавать ее из уст в уста, все будущие охотники в племени смогут воспользоваться гениальной находкой своего предка. И в будущем это открытие станет первой отправной точкой в своде знаний охотника.
Допустим, это распространение знаний сделает охотничий сезон более действенным и даст членам племени больше времени для работы над своим оружием, что позволит одному гениальному охотнику через немного поколений найти способ создания более легких и прочных копий, которые есть возможность бросать более точно. И точно так же отныне каждый охотник будущего и настоящего в племени будет охотиться с более действенным копьем.
Язык позволяет лучшим прозрениям самых умных людей передаваться через поколения, накапливаясь в маленькую коллективную башенку знаний племени — «величайших хитов» среди лучших моментов озарения их предков. Каждое новое поколение получит эту башенку выстроенной в своих головах как отправную точку для жизни, и она приведет их к еще более крутым открытиям, основанным на знаниях предков. Мудрость племени будет расти и шириться. Язык это разница между этим:

И этим:

Основное улучшение траектории происходит по двум причинам. Каждое поколение может узнать гораздо больше нового, когда все говорят друг с другом, сравнивают заметки и комбинируют свои индивидуальные знания (поэтому на втором графике синие столбики гораздо выше). И каждое поколение может успешно передавать высокий процент своих знаний следующему поколению, поэтому знания лучше сохраняются со временем.
Разделенное знание становится похожим на великое, коллективное сотрудничество между поколениями. Через сотни поколений, что начиналось с профессионального совета касательно определенной ягоды и как ее лучше избегать, станет сложной системой взращивания длинных рядов с кустами приятных для желудка ягод и ежегодного их сбора. Первоначальный проблеск гениальности относительно миграции диких животных превратится в систему выращивания домашних овец. Инновация с копьем пройдет через сотни изменений за десятки тысяч лет и станет луком и стрелой.
Язык дает группе людей коллективный разум, гораздо превышающий индивидуальный человеческий интеллект и позволяет каждому человеку извлекать пользу из коллективного разума, как если бы он сам все это придумал. Мы считаем лук и стрелу примитивной технологий, однако если вырастить Эйнштейна в лесу в отсутствие каких-либо знаний и приказать ему сделать лучшее устройство для охоты, которое он сможет сделать, он даже и близко не предоставит вам лук и стрелу. Только коллективное человеческое движение может справиться с этим.
Возможность говорить друг с другом также позволила людям создавать сложные социальные структуры, которые наряду с передовыми технологиями, такими как фермерство и одомашнивание животных, со временем привела к тому, что племена начали селиться в постоянных местах и сливаться в организованные суперплемена. Когда это произошло, башня накопленных знаний каждого племени превратилась в супербашню. Массовая кооперация повысила качество жизни для всех, и к 10 000 году до нашей эпохи сформировались первые города.
Согласно Википедии, существует так называемый закон Меткалфа, по которому «ценность телекоммуникационной сети пропорциональна квадрату количества подключенных к системе пользователей». И проиллюстрирован он этой маленькой диаграммой старых телефонов.

И та же идея применима к людям. Два человека могут вести одну беседу. Три человека могут создать четыре уникальных беседующих группы. Пять человек — 26 бесед. Двадцать человек — 1 #048_554.
Следовательно, члены города не только извлекают пользу из огромной башни знаний в качестве основания, однако исходя из закона Меткалфа, число возможных бесед взлетает до беспрецедентного количества разнообразия. Больше разговоров означало появление новых идей, которые сталкиваются между собой, новых открытий и взлета инноваций.
Вскоре люди овладели сельским хозяйством, оно освободило многих людей, и те задумались о других занятиях. После этого произошел еще один гигантский прорыв: письмо.
Историки считают, что люди начали записывать всякие вещи примерно 5-6 тысяч лет назад. До этого момента коллективная башня знаний хранилась только в сети воспоминаний людей и передавалась исключительно из уст в уста. Эта система работала в небольших племенах, однако когда появился гораздо больший объем знаний, которые разделяли между собой большие группы людей, одни только воспоминания не имели возможность все это поддержать, и большая их часть исчезала.
Если язык позволяет людям посылать мысли из одного мозга в иной, письменность позволяет им помещать мысли на физические объекты, такие как камень, где те могут жить вечно. Когда люди начали писать на тонких листах пергамента либо бумаги, большие области знаний, которые потребовали бы недели для передачи из уст в уста, есть возможность было сжать в книгу либо свиток и взять в руку. Башня коллективного знания людей теперь жила в физической форме, аккуратно организованная на полках городских библиотек и университетов.
Эти полки стали великой инструкцией человечества для всего. Они провели человечество к новым изобретениям и открытиям, и те, в свою очередь, обернулись новыми книгами на полках, будто великая инструкция дописывала сама себя. Это руководство научило нас сложностям торговли и валюты, судостроения и архитектуры, медицины и астрономии. Каждое поколение начинало жизнь с более высоких лесов знаний и технологий, чем предыдущее, и прогресс продолжал разгоняться.
Однако кропотливо написанные книги считались сокровищами и доступ к ним был только у высоких элит (в середине 15 века во всей Европе было всего 30 000 книг). И тогда случился еще один прорыв: печатный станок.
В 15 веке бородатый Иоганн Гутенберг придумал способ создавать множество идентичных копий одной книги, быстрее и дешевле, чем когда-либо. (Либо, если точнее, когда Гутенберг родился, человечество уже выяснило первые 95% того, как изобрести печатный станок, а Гутенберг, с этим знанием в начальной точке, изобрел последние 5%). (И еще Гутенберг не изобретал печатный станок, китайцы сделали его за немного столетий раньше. Хорошее подтверждение тому, что все, что обычно считается произведенным где-то не в Китае, вероятнее всего было изобретено в Китае). Вот как он работал.
Не самое впечатляющее отступление на тему Гутенберга
Чтобы подготовиться к этому отступлению, я нашел видео, объясняющее, как работает станок Гутенберга, и был удивлен, что меня не впечатлило. Я всегда считал, что Гутенберг создал какую-то гениальную машину, однако оказалось, что он просто сделал кучу печатей с буквами и знаками пунктуации и вручную расположил их на странице книги, затем наложил на них чернила и нажал листом бумаги на эти буквы. Это была одна страница книги. Пока все буквы у него были расположены для этой страницы, он делал немного копий. Затем он вручную целую вечность перекладывал печати на следующую страницу и делал новую кучу копий. Его первый проект состоял из 180 экземпляров Библии, на создание которых у него и у его работников ушло два года.
И в этом заслуга Гутенберга? В кучке штампов? Мне кажется, я имел возможность бы дойти до этого и своим умом. Не совсем понятно, почему человечеству потребовалось 5000 лет, чтобы понять, как создавать наборы ручных печатей. Думаю, дело не в том, что я не впечатлен Гутенбергом — я нейтрален в отношении Гутенберга, он в порядке — я просто не впечатлен всеми остальными.
В любом случае, каким бы разочарованием ни был станок Гутенберга, он осуществил огромный прорыв для способности человечества распространять информацию.

Neuralink Илона Маска. Часть вторая: мозг

Эксцентричный в хорошем смысле этого слова предприниматель, плейбой, филантроп Илон Маск известен всему миру. Это он решил вывести человечество в космос, колонизировать Марс, отказаться от одноразовых ракет. Это он решил сделать мир чище, пересадив нас с автомобилей с ДВС на самоуправляемые автомобили. Пока разворачиваются эти предприятия, он не сидит сложа руки. Он задумал #Neuralink, который поможет нам стать новыми людьми. В отсутствие границ и в отсутствие слабостей, как и положено в новом мире (Илона Маска). Документировать сумасшедшие идеи Маска, как и всегда, вызвался Тим Урбан с #WaitButWhy(он писал про искусственный интеллект, колонизацию Марса и #SpaceX). Представляем одно из лучших произведений современной научно-популярной журналистики. Далее от первого лица.
Часть 1: Колосс Человеческий

Эта статья напомнила мне, почему я люблю работать с мозгом, который выглядит милым и чистым, как этот:

Потому что настоящий мозг очень неприятный и грустный на вид. Люди грубоваты.
Однако весь последний месяц я провел на дне мерцающего, залитого кровью раздела изображений #Google, и теперь вам придется тоже с ним ознакомиться. Поэтому расслабьтесь.
Теперь давайте зайдем издалека. В биологии есть подобный момент — она иногда заставляет задуматься, и мозг тоже порой заставляет по самое не хочу. Первое — это ситуация с матрешкой в вашей голове.
Под вашими волосами кожа, а под ней — вы думали череп? — нет, там 19 пунктов, а потом только череп. Затем идет череп и еще целый букет штучек, которые ждут на пути к мозгу.

Под черепом и над мозгом имеется три мембраны.

Снаружи твердая мозговая оболочка (#dura_mater по-латыни), прочный, грубый, водонепроницаемый слой. Он находится заподлицо с черепом. Я слышал, что у мозга нет болечувствительной области, однако у твердой мозговой оболочки она есть — примерно такая же чувствительная, как и кожа на вашем лице. И давление на dura mater во время контузии зачастую является причиной сильных головных болей.
Ниже идет #arachnoid_mater, паутинная, либо арахноидальная мозговая оболочка, которая представляет собой слой кожи и тут же открытое пространство с эластичными волокнами. Я всегда думал, что мой мозг просто бесцельно плавает в моей голове в какой-то жидкости, однако на самом деле единственный реальный пробел между мозгом и внутренней стенкой черепа — это паутинная мозговая оболочка. Эти волокна стабилизируют мозг в положении, чтобы он не сильно двигался, и выступают амортизатором, когда ваша голова обо что-то бьется. Эта область заполнена спинномозговой жидкостью, которая удерживает мозг как бы на плаву, потому что его плотность аналогична плотности воды.
Наконец, идет #pia_mater, мягкая мозговая оболочка — тонкий, деликатный слой кожи, который сливается с внешней частью мозга. Помните, когда смотришь на мозг, он всегда покрыт кровяными сосудами? Так вот они находятся не на поверхности мозга, они как бы заключены в pia mater.
Вот полный обзор на примере головы, кажется, свиньи.

Слева вы видите кожу (розовую), затем два слоя скальпа, затем череп, затем твердую мозговую оболочку, арахноид, а справа мозг, покрытый только мягкой оболочкой.
Как только мы снимаем все лишнее, мы остаемся тет-а-тет с этим глупым мальчишкой.

Эта странная на вид штука — один из самых сложных известных объектов во Вселенной — килограмм, как говорит нейроинженер Тим Хансон, «одного из самых информационно плотных, структурных и самоорганизованных веществ среди всех известных». Все это работает при помощи всего 20 Вт энергии (компьютер эквивалентной мощности кушает 24 000 000 Вт).
Профессор Массачусетского технологического института Полина Аникеева называет его «мягким пудингом, который есть возможность соскребать ложкой». Мозговой хирург Бен Рапопорт описал его более научно: что-то среднее между пудингом и желе. Он говорит, что если положить мозг на стол, под действием гравитации он расплывется как медуза. Сложно представить мозг подобный размазней, потому что обычно он плавает в воде.
Однако поскольку в этом все мы. Ты смотришь в зеркало, видишь свое тело и свое лицо и думаешь, что это ты, однако на самом деле это лишь машина, которой ты управляешь. По сути, ты — это странный на вид желеобразный шар. Как тебе такая аналогия?
Принимая во внимание странность всего этого, не стоит винить Аристотеля либо древних египтян, а также многих других за то, что они считали мозг бессмысленной черепной начинкой. Аристотель считал, что сердце было центром разума.
В конце концов, люди выяснили, что к чему. Однако не сполна.
Профессор Кришна Шеной сравнивает наше понимание мозга с тем, как человечество представляло карту мира в начале 1500-х годов.
Иной профессор, Джефф Лихтман, еще жестче. Он начинает свои занятия с вопроса, адресованного студентам: «Если все, что вам нужно знать о мозге, это миля, как далеко мы прошли по этой миле?». Он говорит, что студенты обычно отвечают «три четверти», «полмили», «четверть мили» и т. п. Однако реальный ответ, по его мнению, «около трех дюймов».

Третий профессор, нейробиолог Моран Серф, поделился со мной старой пословицей нейробиологов, из которой следует, что попытка понять мозг представляет собой уловку-22: «Если бы человеческий мозг был настолько прост, что мы смогли бы его понять, мы были бы настолько простыми, что не смогли бы [его понять]».
Может быть, при помощи большой башни знаний, которую выстраивает наш вид, мы в определенный момент к этому придем. Пока же давайте рассмотрим, что мы знаем о медузе в наших головах, начиная с общей картины.
Мозг издалека
Давайте посмотрим на крупные разделы мозга, используя полусферное поперечное сечение. Вот так выглядит мозг в вашей голове:

Теперь давайте вынем мозг из головы и удалим левое полушарие, которое обеспечит нам лучший вид внутри.

Невролог Пол Маклин сделал простую диаграмму, которая иллюстрирует базовую идею, которую мы обсуждали ранее, затрагивая тему мозга рептилий в процессе революции, последующую надстройку мозга млекопитающих и, наконец, наш собственный третий мозг.

В виде подобный карты это накладывается на наш реальный мозг:

Давайте посмотрим на каждую секцию:
Ствол мозга (и мозжечок)
Это самая древняя часть нашего мозга.

Это секция нашего мозгового сечения выше того, где живет босс-лягушка. Фактически весь мозг лягушки подобен этой нижней части нашего мозга:

Когда вы понимаете функцию этих частей, тот факт, что они древние, имеет смысл — все, что делают эти части, могут делать лягушки и ящерицы. Вот крупнейшие секции:
Продолговатый мозг

Продолговатый мозг заботится о том, чтобы вы не умерли. Он выполняет неблагодарные задачи управления непроизвольными процессами, такими как частота сердечных сокращений, дыхание и кровяное давление, а также заставляет вас рвать, когда думает, что вас отравили.
Варолиев мост

Варолиев мост делает всего понемногу. Он отвечает за глотание, контроль мочевого пузыря, мимику, жевание, слюну, слезы и стул — короче, все подряд.
Средний мозг

У среднего мозга еще больший кризис личности, чем у варолиева моста. Вы понимаете, что у части мозга сложности, когда практически все ее функции выполняются иной мозговой частью. В случае среднего мозга речь идет о зрении, слухе, моторике, бдительности, температурном контроле и множестве других вещей, которыми занимаются другие части мозга. Остальная часть головного мозга также не особо похожа на средний мозг, принимая во внимание то, как смехотворно неравномерно сложились «передний мозг, средний мозг, задний мозг», словно намеренно изолируя средний мозг.

За что стоит отдельно благодарить варолиев мост и средний мозг, так это за то, что они контролируют добровольное движение глаз. Поэтому если вы сейчас двигаете глазами, то в мосту и среднем мозге протекают процессы.
Мозжечок

Эта странная на вид штука, похожая на мошонку вашего мозга, это мозжечок, либо #cerebellum, что с латыни «маленький мозг». Он отвечает за равновесие, координацию и нормальные движения.
Лимбическая система

Над стволом мозга находится лимбическая система — часть мозга, которая делает людей просто невероятными.
Лимбическая система — это система выживания. Стоящая часть ее работы заключается в том, что всякий раз, когда вы делаете то же, что может делать ваша собака — есть, пить, заниматься сексом, драться, прятаться либо убегать от чего-то ужасного — за рулем находится лимбическая система. Хочешь ты этого либо нет, однако когда делаешь что-то из вышеперечисленного, ты находишься в примитивном режиме выживания.
В лимбической системе также живут твои эмоции, и на всякий случай эмоции тоже отвечают за выживание — это более продвинутые механизмы выживания, необходимые животным, живущим в сложной социальной структуре.
Всякий раз, когда где-то в вашей голове разворачивается внутренняя борьба, стоит благодарить вашу лимбическую систему за то, что она делает что-то, о чем вы позже пожалеете.
Я практически уверен, что контроль над вашей лимбической системой — это и определение зрелости, и основная человеческая борьба. Не то чтобы нам было лучше в отсутствие лимбических систем — они делают нас людьми, в конце концов, и большая часть жизненного кайфа связана с эмоциями и удовлетворением животных потребностей. Просто ваша лимбическая система не учитывает, что вы живете в цивилизованном обществе, и если предоставить ей чересчур большие полномочия в управлении вашей жизнью, она быстро ее разрушит.
В любом случае давайте рассмотрим ее подробнее. Есть много маленьких частей лимбической системы, однако мы уделим внимание самым знаменитым.
Миндалина

Миндалина — это своего рода эмоциональное расстройство структуры мозга. Она отвечает за беспокойство, грусть и чувство страха. Есть две миндалины, и что странно, у левой настроение получше — иногда она производит счастливое чувство в дополнение к неприятным. Вторая же всегда в плохом настроении.
Гиппокамп

Ваш гиппокамп (от греческого — «морской конек», потому что на вид подобный же) — это чертежная доска для памяти. Когда крысы начинают запоминать направления в лабиринте, воспоминания кодируются в их гиппокампе — буквально. Разные части двух гиппокампов крыс будут активироваться в разных частях лабиринта, потому что каждая секция лабиринта хранится в отведенной ей части гиппокампа. Однако если после запоминания одного лабиринта крысе дадут другую задачу и вернут в оригинальный лабиринт через год, она его едва лишь вспомнит, потому что чертежная доска гиппокампа будет стерта, дабы освободилось место под новую память.
История в фильме Memento вполне реальна — антероградная амнезия — и вызвана повреждением гиппокампа. Альцгеймер тоже начинается в гиппокампе, прежде чем проложить себе путь через другие части мозга, поэтому из-за множества разрушительных последствий болезни сложности с памятью появляются первыми.
Таламус

В своем центральном положении мозга таламус также служит сенсорным посредником, который получает информацию от ваших органов чувств и отправляет в кору мозга для обработки. Когда вы спите, таламус спит вместе с вами, а значит, сенсорный посредник не работает. Поэтому в состоянии глубокого сна звук, свет либо касание могут и не разбудить вас. Если вы хотите растолкать кого-то, кто спит глубоким сном, вам придется постараться достучаться до таламуса.
Исключением является ваше обоняние, которое является единственным ощущением, которое обходит таламус. Поэтому пахучие соли используют для пробуждения обгоревшего человека. И раз уж мы здесь, вот вам клевый факт: обоняние является функцией обонятельной луковицы и является самым древним чувством. В отличие от других чувств, обоняние коренится глубоко в лимбической системе, где работает в тесном контакте с миндалиной и гиппокампом, и именно поэтому запах так тесно связан с памятью и эмоциями.
Кора
Наконец, мы прибыли в кору, кортекс. Кора головного мозга. Неокортекс. Церебрум. Паллиум.
Самая стоящая часть всего мозга не может определиться с названием. И вот почему:
Почему это вообще называется «отступлением»
Кора головного мозга — это одна большая внешняя часть мозга, которая технически включает некоторые внутренние части.
Словом cortex называют внешние слои многих органов, не только мозга. За пределами мозжечка находится мозжечковая кора. За пределами головного мозга — кора головного мозга. Последняя имеется только у млекопитающих. Эквивалентная часть мозга у рептилий называется pallium.
Неокортексом зачастую называют «кору головного мозга», однако технически это ее внешние слои, которые отдельно развиты у более развитых животных. Другие части также называют аллокортексом.
Мы будем в основном иметь в виду неокортекс, однако назовем его просто кортексом либо корой, чтобы всем было понятно и привычно (и коротко). Просто запомните, что кортекс — это кора головного мозга в нашей статье.
Кортекс отвечает почти за все — обрабатывает то, что вы видите, слышите и чувствуете, наряду с языком, движением, мышлением, планированием и личностью.
Он разделен на четыре доли:

Не бог весть как приятно описывать, что делает каждая из них, потому что каждая из них делает очень многое. Однако если упростить:
Лобная часть управляет вашей индивидуальностью, наряду с тем, что мы считаем «мышлением» — соображение, планирование, исполнительность. В частности, котелок варит больше всего в передней части лобной доли, в префронтальной коре. Префронтальная кора — это еще один персонаж во внутренних баталиях вашей жизни. Рационалист внутри вас заставляет вас работать. Внутренний голос пытается убедить вас, чтобы вы перестали волноваться о том, что думают о вас окружающие, и просто были самим собой. Высшая сила, которая хочет, чтобы вы перестали потеть.
При этом лобная часть отвечает за движение вашего тела. Верхняя полоса лобной доли — это ваша первичная моторная кора.

Среди прочих функций, теменная часть контролирует ваше осязание, отдельно в первичной соматосенсорной коре, полосе рядом с первичной моторной корой.

Моторная и соматосенсорные коры находятся рядом друг с другом и хорошо изучены. Нейробиологи точно знают, какая часть каждой полосы соединяется с каждой частью вашего тела. Что и приводит нас к самой жуткой диаграмме этой статьи: гомункулу.

Гомункул, созданный нейрохирургом Уайлдером Пенфилдом, визуально отображает карту моторной и соматосенсорной коры. Чем больше изображение части тела на диаграмме, тем больше коры посвящено ее движению либо осязанию. Немного интересных фактов на данную тему:
Во-первых, удивительно, что движению и ощущениям вашего лица и рук посвящено больше мозга, чем остальной части тела, вместо взятой. Впрочем, в этом есть смысл: вам нужно делать невероятно подробное выражение лица, а руки должны быть очень ловкими, в то время как остальные части — плечи, колени, спина — могут быть гораздо грубее. Не зря же люди играют на пианино пальцами рук, а не ног.
Во-вторых, примечательно, насколько похожи две этих коры на то, с чем они связаны.
Наконец, я набрел на эту хрень и теперь с этим живу — поэтому и вы тоже. Трехмерный человек-гомункул.

Поехали дальше.
Височная часть (темпоральная) — это там, где живет ваша память, а поскольку она находится рядом с вашими ушами, то в ней также гнездится слуховая кора.
Наконец, в задней части вашей головы имеется затылочная часть, которая практически целиком посвящена зрению.
Долгое время я думал, что эти крупные доли были целыми кусками мозга — например, сегментами общей трехмерной структуры. Однако на самом деле кора — это всего лишь два внешних миллиметра мозга, а мясо под ней — это просто проводка.
Почему мозги такие морщинистые
Как мы обсудили, эволюция нашего мозга двигалась изнутри, добавлялись новые прикольные штуки поверх существующей модели. Однако строительство изнутри имеет свои минусы, потому что потребность человека появляться на свет через влагалище накладывает ограничение на размер головы.

Neuralink Илона Маска. Часть третья: полет над гнездом нейронов

Эксцентричный в хорошем смысле этого слова предприниматель, плейбой, филантроп Илон Маск известен всему миру. Это он решил вывести человечество в космос, колонизировать Марс, отказаться от одноразовых ракет. Это он решил сделать мир чище, пересадив нас с автомобилей с ДВС на самоуправляемые автомобили. Пока разворачиваются эти предприятия, он не сидит сложа руки. Он задумал #Neuralink, который поможет нам стать новыми людьми. В отсутствие границ и в отсутствие слабостей, как и положено в новом мире (Илона Маска).
Документировать сумасшедшие идеи Маска, как и всегда, вызвался Тим Урбан с #WaitButWhy(он писал про искусственный интеллект, колонизацию Марса и #SpaceX). Представляем одно из лучших произведений современной научно-популярной журналистики. Далее от первого лица.
Часть 1: Колосс Человеческий
Часть 2: Мозг
Полет над гнездом нейронов

Давайте на секунду отправимся назад во времени, в 50 000 год до нашей эпохи, украдем кого-нибудь и принесем его в #2017.

Это Бок. Бок, спасибо тебе и твоим людям за то, что вы изобрели язык.

Чтобы отблагодарить тебя, мы хотим показать тебе все невероятные штуки, которые нам удалось построить благодаря твоему изобретению.

Ладно, давайте посадим Бока на самолет, потом в подводную лодку, потом затащим на вершину Бурдж-Халифы. Теперь давайте покажем ему телескоп, телевизор и айфон. И пусть чуть-чуть посидит в Интернете.
Было весело. Как тебе, Бок?

Да, мы поняли, что ты весьма удивился. На десерт, давайте покажем ему, как мы общаемся друг с другом.

Бок был бы потрясен, если бы узнал, что, несмотря на все волшебные способности, которые люди купили в результате диалогов между собой, благодаря умению говорить, процесс нашего общения ничуть не отличается от того, что был в его время. Когда два человека собираются поговорить, они используются технологии возрастом 50 000 лет.
Бок также удивится тому, что в мире, в котором работают удивительные машины, люди, сделавшие эти машины, бродят с теми же биологическими телами, с которыми ходили Бок и его друзья. Как такое может быть?

Вот почему нейрокомпьютерные интерфейсы (НКИ) — подмножество более широкой области нейронной инженерии, которая сама является подмножеством биотехнологий, — так интересны. Мы неоднократно покорили мир своими технологиями, однако когда дело доходит до мозгов — нашего главного инструмента — мир технологий ничего нам не дает.
Поэтому мы продолжаем общаться с использованием технологий, изобретенных Боком. Поэтому я набираю это предложение в 20 раз медленнее, чем думаю, и поэтому болезни, связанные с мозгом, по-прежнему уносят чересчур много жизней.
Однако через 50 000 лет после того самого великого открытия мир может измениться. Следующим рубежом мозга будет он сам.
* * *
Есть много разных вариантов возможных нейрокомпьютерных интерфейсов (которые иногда называют интерфейсом «мозг — компьютер» либо «мозг — машина»), которые пригодятся для разных вещей. Однако все, кто работает над НКИ, пытаются решить один, второй либо оба этих вопроса:
Как я буду извлекать нужную информацию из мозга?
Как я буду посылать нужную информацию в мозг?
Первое касается вывода мозга — то есть записи того, что говорят нейроны. Второе касается внедрения информации в естественный поток мозга либо изменение этого природного потока каким-то образом — то есть стимулирование нейронов.
Два этих процесса постоянно протекают в вашей голове. Прямо сейчас ваши глаза выполняют определенный набор горизонтальных движений, которые позволяют вам прочитать это предложение. Это нейроны мозга выводят информацию в машину (ваши глаза), а машина получает команду и реагирует. И когда ваши глаза движутся определенным образом, фотоны с экрана проникают в вашу сетчатку и стимулируют нейроны в затылочной доли вашей коры, позволяя картинке мира попасть вам в сознание. Затем эта картинка стимулирует нейроны в иной части вашего мозга, которая позволяет вам обрабатывать информацию, заключенную в картинке, и извлекать смысл из предложения.
Ввод и вывод информации — вот что делают нейроны мозга. Вся индустрия НКИ хочет присоединиться к этому процессу.
Поначалу кажется, что это не такая сложная задача. Поскольку мозг — это просто шарик холодца. И кора — часть мозга, которую мы хотим присовокупить к нашей записи и стимулированию — это просто салфетка, удобно расположенная на внешней части мозга, где к ней легко есть возможность получить доступ. Внутри коры работают 20 миллиардов нейронов — 20 миллиардов маленьких транзисторов, которые могут дать нам абсолютно новый способ контроля нашей жизни, здоровья и мира, если мы научимся с ними работать. Неужели их так сложно понять? Нейроны маленькие, однако поскольку мы знаем, как расщепить атом. Диаметр нейрона в 100 000 раз больше атома. Если бы атом был леденцом, нейрон был бы километровым в поперечнике — так что мы точно должны уметь работать с такими величинами. Правильно?
В чем же проблема?
С одной стороны, это правильные мысли, потому что они приводят к прогрессу в области. Мы действительно можем это сделать. Однако как только вы начинаете понимать, что на самом деле происходит в мозге, сразу становится явно: это самая сложная задача для человека.
Поэтому прежде чем мы поговорим о самих НКИ, нам нужно внимательно изучать, что делают люди, которые создают НКИ. Лучше всего — увеличить мозг в 1000 раз и посмотреть, что происходит.
Помните наше сравнение коры мозга с салфеткой?

Если мы увеличим салфетку коры в 1000 раз — а она была примерно 48 сантиметров с каждой стороны — теперь она будет длиной в два квартала на Манхэттене. Потребуется около 25 минут, чтобы обойти периметр. И мозг в целом будет размером с Мэдисон Сквер Гарден.

Давайте выложим его в самом городе. Уверен, немного сотен тысяч людей, которые там живут, нас поймут.

Я выбрал 1000-кратное увеличение по нескольким причинам. Одна из них заключается в том, что мы все мгновенно можем преобразовать размеры в своей голове. Каждый миллиметр фактического мозга стал метром. В мире нейронов, который гораздо меньше, каждый микрон стал миллиметром, который легко вообразить. Во-вторых, кора становится «человеческих» размеров: 2-миллиметровая толщина теперь 2 метра — как высокий человек.
Следовательно, мы можем подойти к 29-й улице, к краю нашей гигантской салфетки, и легко посмотреть, что происходит в ее двухметровой толщине. Для демонстрации давайте вытащим кубометр нашей гигантской коры, чтобы исследовать его, посмотреть, что происходит в обычном кубическом миллиметре настоящей коры.

Что мы видим в этом кубометре? Мешанину. Давайте очистим ее и положим обратно.
Сперва поместим сомы — маленькие тела всех нейронов, которые живут в этом кубе.
Сомы варьируются в размерах, однако нейробиологи, с которыми я говорил, говорят, что сомы нейронов в коре чаще всего 10-15 мкм в диаметре (один мкм = микрон, 1/1000 миллиметра). То есть, если вы выложите 7-10 подобных в линию, эта линия будет диаметром с волос человека. В наших масштабах сома будет 1–1,5 сантиметра в диаметре. Леденец.
Объем всей коры умещается в 500 000 кубических миллиметров, и в этом пространстве будет около 20 миллиардов сом. То есть средний кубический миллиметр коры содержит около 40 000 нейронов. То есть в нашем кубометре около 40 000 леденцов. Если разделить нашу коробку на 40 000 кубиков, каждый с гранью в 3 сантиметра, каждый из наших сома-леденцов будет в центре своего собственного 3-сантиметрового кубика, а все другие сомы — в 3 сантиметрах во всех направлениях.
Вы еще здесь? Можете представить наш метровый кубик с 40 000 плавающих леденцов?
Вот микроскопическое изображение сомы в реальной коре; все остальное вокруг нее было убрано:

Ладно, пока все выглядит не так сложно. Однако сома — это лишь крошечная часть каждого нейрона. Из каждого нашего леденца простираются скрученные, ветвистые дендриты, которые в наших масштабах могут растягиваться на три-четыре метра в самых разных направлениях, и на том конце может быть аксон длиной в 100 метров (если переходит в другую часть коры) либо километр (если спускается в спинной мозг и тело). Каждый из них толщиной в миллиметр, и эти провода превращают кору в плотно переплетенную электрическую вермишель.
И в этой вермишели происходит много всякого. Каждый нейрон имеет синаптические связи с 1000 — иногда до 10 000 — других нейронов. Поскольку в коре около 20 миллиардов нейронов, это значит, что в ней будет больше 20 триллионов отдельных нейронных связей (и квадриллион связей во всем мозге). В нашем кубометре будет более 20 миллионов синапсов.
При всем этом, не только из каждого леденца из 40 000 в нашем кубе исходят заросли вермишели, однако и тысячи других спагетти проходят через наш куб из других частей коры. И значит, если бы мы попытались записать сигналы либо простимулировать нейроны конкретно в этой кубической области, нам пришлось бы очень тяжело, потому что в мешанине спагетти будет трудно определить, какие нити спагетти принадлежат нашим сома-леденцам (и не дай бог в этой пасте будут клетки Пуркинье).
И, конечно же, не стоит забывать о нейропластичности. Напряжение каждого нейрона постоянно меняется, сотни раз в секунду. И десятки миллионов синаптических соединений в нашем кубе будут постоянно менять размеры, исчезать и появляться вновь.
Однако это только начало.
Оказывается, в мозге также существуют глиальные клетки — клетки, которые бывают разных видов и выполняют множество различных функций, подобных как вымывание химических веществ, высвобождаемых в синапсах, обертывание аксонов миелином и обслуживание иммунной системы мозга. Вот немного самых распространенных типов глиальных клеток:

И сколько глиальных клеток находится в коре? Примерно столько же, сколько и нейронов. Поэтому добавьте в наш куб еще 40 000 этих штучек.
Наконец, есть кровеносные сосуды. В каждом кубическом миллиметре коры содержится около метра крошечных кровеносных сосудов. В наших масштабах это означает, что в нашем кубометре есть километр кровеносных сосудов. Вот так они выглядят:

Отступление на тему коннектомы
Есть прекрасный проект, над которым сейчас работают нейробиологи, он называется проект коннектома человека (#Human_Connectome_Project). Ученые пытаются создать полную детализированную карту всего человеческого мозга. Ранее никто и близко не делал подобного.
Проект включает нарезку человеческого мозга на тонюсенькие пластинки — около 30 нанометров толщиной. Это 1/33 000 миллиметра.
Помимо создания великолепных изображений «ленточных» образований аксонов со схожими функциями, которые зачастую образуются внутри белого вещества, вроде этого —

— проект коннектома помогает визуализировать, как все это вещество упаковано в мозге. Вот подробный разбор всего, что происходит в крошечном кусочке мозга мыши (и это еще в отсутствие кровеносных сосудов):

(На изображении E — полный срез мозга, а F – N — отдельные компоненты, из которых состоит E).
Итак, наша метровая коробка забита, завалена электрифицированной начинкой разной сложности. Давайте теперь вспомним, что на самом деле наша коробка — кубический миллиметр в размерах.
Инженерам нейрокомпьютерных интерфейсов нужно или выяснить, что говорят микроскопические сомы, погребенные в этом миллиметре, или простимулировать определенные сомы, чтобы те выполнили нужные вещи. Удачи им.
Нам было бы сложно проделать это с нашим увеличенным в 1000 раз мозгом. С мозгом, который прекрасно превращается в салфетку. Однако поскольку на самом деле он не подобный — эта салфетка лежит поверх мозга, полного складок (которые, в наших масштабах, глубиной от 5 до 30 метров). По сути, меньше трети салфетки-коры находится на поверхности мозга — большая часть лежит в складках.
Помимо того, материала, с которым удается поработать в лаборатории, не так уж и много. Мозг покрыт множеством слоев, включая череп — который при 1000-кратном увеличении будет 7-метровой толщины. И поскольку большинство людей не бог весть как любит, когда их череп чересчур долго находится открытым — да и вообще это сомнительное событие — приходится работать с крошечными леденцами мозга как есть возможность аккуратнее и деликатнее.
И все это при том, что вы работаете с корой — однако очень много интересных идей на тему НКИ имеют дело со структурами, которые много ниже, и если вы будете стоять на вершине нашего городского мозга, они будут пролегать на глубине 50-100 метров.
Только представьте, сколько всего происходит в нашем кубике — а поскольку это всего лишь одна 500 000-я часть коры головного мозга. Если бы мы разбили всю нашу гигантскую кору на одинаковые метровые кубики и выстроили их в ряд, они бы растянулись на 500 километров — до самого Бостона. И если вы решите совершить обход, который займет более 100 часов при быстрой ходьбе, в какой угодно момент вы можете остановиться и посмотреть на кубик, и вся эта сложность будет у него внутри. Все это сейчас в вашем мозге.
Neuralink Илона Маска. Часть 3-я: насколько вы должны быть счастливы, если все это вас не волнует
Ващеееее.
Вернемся к части 3: пролетая над гнездом нейронов
Как же ученые и инженеры будут справляться с этой ситуацией?
Они стараются выжать максимум из инструментов, которые у них сейчас есть — инструментов, используемых для записи либо стимулирования нейронов. Давайте изучим варианты.
Инструменты НКИ
С тем, что уже было проделано, есть возможность выделить три широких критерия, по которым оцениваются плюсы и минусы записывающего инструмента:
1) Масштаб — сколько нейронов может записываться.
2) Разрешение — насколько подробна информация, которую получает инструмент — пространственное (насколько близко ваши записи сообщают, какие из отдельных нейронов активируются) и временное (насколько хорошо есть возможность определить, когда происходит записываемая вами активность).
3) Инвазивность — необходимо ли хирургическое вмешательство, и если да, то насколько дорогое.
Долгосрочная цель — собрать сливки со всех трех и скушать. Однако пока неизбежно возникает вопрос, каким из этих критериев (один либо два) вы можете пренебречь? Выбор того либо иного инструмента ­— это не повышение либо понижение качества, это компромисс.
Давайте посмотрим, какие инструменты используются в настоящее время:
фМРТ
Масштаб: большой (показывает информацию со всего мозга)
Разрешение: от низкого к среднему — пространственное, очень низкое — временное
Инвазивность: неинвазивный
фМРТ чаще используется не в НКИ, а как классический инструмент записи — дает вам информацию о происходящем внутри мозга.
фМРТ использует МРТ — технологию магнитно-резонансной томографии. Изобретенная в 1970-х годах, МРТ стала эволюцией рентгеновского КТ-сканирования. Вместо рентгеновских лучей, МРТ использует магнитные поля (наряду с радиоволнами и другими сигналами) для создания изображений тела и мозга. Вроде подобного:

Полный набор поперечных сечений, позволяющий вам видеть голову целиком.
Весьма необычная технология.
фМРТ («функциональная» МРТ) использует технологию МРТ для отслеживания изменений кровотока. Зачем? Потому что, когда области мозга становятся более активными, они потребляют больше энергии, а значит им нужно больше кислорода — поэтому поток крови увеличивается в этой области, чтобы доставить этот кислород. Вот что может показать сканирование фМРТ:

Конечно, в мозгу всегда есть кровь — это изображение показывает, где увеличился кровоток (красный, оранжевый, желтый) и где он уменьшился (синий). И поскольку фМРТ может сканировать весь мозг, результаты будут трехмерными:

У фМРТ много медицинских применений, например, информирование врачей о том, функционируют ли определенные участки мозга после инсульта, и фМРТ очень многому научила нейробиологов о том, какие области головного мозга участвуют в работе этих функций. Сканирование также предоставляет важную информацию о том, что происходит в головном мозге в определенный момент времени, оно безопасно и неинвазивно.
Большим недостатком является разрешение. фМРТ сканирование имеет буквальное разрешение, как компьютерный экран пиксели, только вместо двухмерных, его разрешение представлено трехмерными кубическими объемными пикселями — вокселями (#voxel, воксел).

Neuralink Илона Маска. Часть четвертая: нейрокомпьютерные интерфейсы

Эксцентричный в хорошем смысле этого слова предприниматель, плейбой, филантроп #Илон_Маск известен всему миру. Это он решил вывести человечество в космос, колонизировать Марс, отказаться от одноразовых ракет. Это он решил сделать мир чище, пересадив нас с автомобилей с #ДВС на самоуправляемые автомобили. Пока разворачиваются эти предприятия, он не сидит сложа руки. Он задумал #Neuralink, который поможет нам стать новыми людьми. В отсутствие границ и в отсутствие слабостей, как и положено в новом мире (Илона Маска).
Документировать сумасшедшие идеи Маска, как и всегда, вызвался Тим Урбан с #WaitButWhy(он писал про искусственный интеллект, колонизацию Марса и #SpaceX). Представляем одно из лучших произведений современной научно-популярной журналистики. Далее от первого лица.
Часть 1: Колосс Человеческий
Часть 2: Мозг
Часть 3: Полет над гнездом нейронов
В 1969 году ученый по имени Эберхард Фетц соединил один нейрон мозга обезьяны с циферблатом перед ее лицом. Стрелки должны были двигаться, когда нейрон активировался. Когда обезьяна думала так, что активировался нейрон и стрелки смещались, она получала конфету со вкусом банана. Со временем обезьяна стала совершенствоваться в этой игре, потому что хотела больше вкусных конфет. Обезьяна научилась активировать отдельный нейрон и стала первым персонажем, получившим нейрокомпьютерный интерфейс.
В направление следующих нескольких десятилетий прогресс был довольно медленным, однако к середине 90-х годов ситуация начала меняться и с тех пор все разгоняется.
Поскольку наше понимание мозга и электродного оборудования довольно примитивны, наши усилия, чаше всего, направлены на создание простых интерфейсов, которые будут использоваться в тех областях головного мозга, которые мы понимаем лучше всего, подобных как моторная кора и визуальная кора головного мозга.
И поскольку человеческие опыты возможны только для людей, которые пытаются применять НКИ для облегчения своих страданий — и потому что интерес покупателей рынка сосредоточен именно на этом — наши усилия практически полностью были посвящены восстановлению утраченных функций для людей с ограниченными возможностями.
Крупнейшие отрасли НКИ будущего, которые обеспечат людей волшебными сверхспособностями и преобразуют мир, сейчас находятся в состоянии зародыша — и нам приходится руководствоваться ими, а также своими догадками, размышляя о том, каким может быть мир в 2040, 2060 либо 2100 году.
Давайте пройдемся по ним.

Это компьютер, созданный Аланом Тьюрингом в 1950 году. Он называется #Pilot_ACE. Шедевр своего времени.
Теперь посмотрите на это:

Когда вы будете читать примеры ниже, я хочу, чтобы вы держали перед глазами подобную аналогию —
Pilot ACE является для #iPhone7 тем же,
чем
каждый пример НКИ ниже является для ______________
— и попробуйте представить, что обязано быть на месте прочерка. К нему мы вернемся позже.
В любом случае из всего, что я читал и обсуждал с людьми в этой области, в настоящее время в разработке находится три крупных категории нейрокомпьютерных интерфейсов:
Первые НКИ типа #1: использование моторной коры в качестве дистанционного управления
Если вы забыли, моторная кора — это вот этот парниша:

Многие области мозга для нас непонятны, однако моторная кора непонятна для нас меньше, чем другие. И что более важно, она хорошо картирована, отдельные ее части контролируют отдельные участки тела.
Что важно, это одна из крупных участков мозга, которая отвечает за нашу работу. Когда человек что-то делает, моторная кора практически наверняка тянет за ниточки (во всяком случае физической стороны действия). Поэтому человеческому мозгу не нужно учиться применять моторную кору в качестве дистанционного управления, потому что мозг уже использует ее в таком качестве.
Поднимите свою руку. Теперь опустите. Видите? Ваша рука похожа на маленький игрушечный беспилотник, и ваш мозг просто использует моторную кору как пульт дистанционного управления, чтобы дрон взлетел и вернулся обратно.
Цель НКИ на основе моторной коры состоит в том, чтобы подключиться к ней, а затем, когда пульт дистанционного управления вызовет команду, услышать эту команду и отправить ее на какой-нибудь аппарат, который сможет на нее ответить. Например, на руку. Пучок нервов — посредник между вашей корой и вашей рукой. НКИ — посредник между вашей моторной корой и компьютером. Все просто.
Один из интерфейсов подобного типа позволяет человеку — обычно человеку, парализованному от шеи или с ампутированной конечностью, — перемещать курсор на экране силой мысли.
Все начинается с 100-контактной многоэлектродной матрицы, которая имплантируется в моторную кору человека. Моторная кора у парализованного человека работает прекрасно — просто спинной мозг, который служил посредником между корой и телом, прекратил работать. Следовательно, с имплантированной электродной матрицей исследователи дали возможность человеку двигать рукой в разных направлениях. Даже если он не может этого сделать, моторная кора функционирует нормально, как если бы он имел возможность.
Когда кто-то двигает рукой, его моторная кора взрывается активностью — однако каждый нейрон обычно интересуется только одним типом движения. Поэтому один нейрон может срабатывать всякий раз, когда человек двигает своей рукой вправо, однако будет скучать при движении в других направлениях. Тогда только по одному этому нейрону есть возможность было бы определить, когда человек хочет передвинуть свою руку вправо, а когда нет. Однако с электродной матрицей из 100 электродов каждый из них будет слушать отдельный нейрон. Поэтому во время испытаний, когда человека просят передвинуть руку вправо, например, 38 из 100 нейронов фиксирует активность нейронов. Когда человек хочет передвинуть руку влево, активируется 41 иной. В процессе отработки движений в разных направлениях и с разной скоростью, компьютер получает данные с электродов и синтезирует их в общее понимание картины активации нейронов, соответствующей намерениям двигаться по осям X-Y.
Затем, когда они выводят эти данные на экран компьютера, человек может силой мысли, «пытаясь» двигать курсор, действительно контролировать курсор. И это работает. При помощи НКИ, сопряженных с моторной корой, компания #BrainGate позволила мальчику играть в видеоигру при помощи одной только силы мысли.

Улитка также сортирует входящий звук по частоте. Вот крутая диаграмма, показывающая, почему низкие звуки обрабатываются в конце улитки, а высокие — в начале (а также почему ухо может слышать звук на определенной максимальной и минимальной частотах):

Кохлеарный имплантат — это маленький компьютер, у которого на одном конце микрофон (который сидит на ухе), а на другом провод, который соединяется с массивом электродов, выстилающих улитку.

Звук поступает в микрофон (маленький крючок в верхней части уха) и входит в коричневую штуку, которая обрабатывает звук, чтобы отфильтровать менее полезные частоты. Затем коричневая штука передает информацию через кожу, через электрическую индукцию, в иной компонент компьютера, который преобразует информацию в электрические импульсы и посылает ее в улитку. Электроды фильтруют импульсы по частоте, как улитка, и стимулируют слуховой нерв, как волоски в улитке. Вот так это выглядит снаружи:

Другими словами, искусственное ухо выполняет подобную же функцию превращения звука в импульсы и передачи в слуховой нерв, как и обычное ухо.
Однако это не идеально. Почему? Потому что для того, чтобы послать звук в мозг с подобным же качеством, как и обычное ухо, нужно 3500 электродов. Большинство кохлеарных имплантатов содержит всего 16. Грубовато.
Однако мы поскольку в эре Pilot ACE — конечно, грубовато.
Тем не менее сегодняшний кохлеарный имплантат позволяет людям слышать речь и разговаривать, а это уже неплохо.
Многие родители глухих детей ставят им кохлеарные имплантаты в годовалом возрасте.

И работает так:

уменьшение тремора у людей с болезнью Паркинсона
уменьшение тяжести приступов
уменьшение обсессивно-компульсивного расстройства
В рамках тестов (то есть пока в отсутствие одобрения FDA) ученым удалось смягчить определенные виды хронической боли, вроде мигреней либо фантомной боли в конечностях, вылечить беспокойство либо депрессию при ПТСР, или в сочетании с мышечной стимуляцией восстановить определенные нарушенные схемы работы мозга, которые сломались после инсульта либо неврологического заболевания.
* * *
Вот в таком состоянии находится пока еще слабо развитая область НКИ. И в этот момент в нее входит Илон Маск. Для него и для Neuralink, современная НКИ-индустрия — это точка А. Пока мы изучали прошлое на протяжении всех этих статей, чтобы подобраться к настоящему моменту. Теперь пришло время заглянуть в будущее — чтобы выяснить, что такое точка Б и как нам до нее добраться.._Часть_пятая

Neuralink Илона Маска. Часть пятая: задача Neuralink

Эксцентричный в хорошем смысле этого слова предприниматель, плейбой, филантроп Илон Маск известен всему миру. Это он решил вывести человечество в космос, колонизировать Марс, отказаться от одноразовых ракет. Это он решил сделать мир чище, пересадив нас с автомобилей с ДВС на самоуправляемые автомобили. Пока разворачиваются эти предприятия, он не сидит сложа руки. Он задумал , который поможет нам стать новыми людьми. В отсутствие границ и в отсутствие слабостей, как и положено в новом мире (Илона Маска). Документировать сумасшедшие идеи Маска, как и всегда, вызвался Тим Урбан с (он писал про искусственный интеллект, колонизацию Марса и ). Представляем одно из лучших произведений современной научно-популярной журналистики. Далее от первого лица.

Часть 1: Колосс Человеческий

Часть 2: Мозг

Часть 3: Полет над гнездом нейронов

Часть 4: Нейрокомпьютерные интерфейсы

Поскольку я уже писал о двух компаниях Илона Маска — и SpaceX, — думаю, я понимаю его формулу. Она выглядит вот так:

И его первая мысль о новой компании всего начинается справа и проходит путь налево.

Он решает, что некоторые определенные изменения в мире увеличат вероятность того, что человечество будет иметь наилучшее будущее. Он знает, что крупномасштабное изменение мира происходит быстрее всего, когда весь мир — Колосс Человеческий — работает над этим. И он знает, что 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, однако нет спички. Существует некоторый технологический дефицит, не дающий взлететь всей отрасли.

Поэтому, когда Илон создает компанию, ее основная стратегия, чаше всего, заключается в создании спички, которая зажжет индустрию и заставит Колосс Человеческий работать над ней. Это, в свою очередь, как считает Илон, приведет к событиям, которые изменят мир следовательно, что повысится вероятность того, что у человечества будет наилучшее будущее. Однако нужно взглянуть на его компании с высоты птичьего полета, чтобы все это понять. В противном случае, вы будете ошибочно считать все, что он делает, обычным бизнесом — тогда как на самом деле то, что выглядит как бизнес, будет являться механизмом для поддержания компании, внедряющей инновации для создания важной спички.

Когда я работал над статьями про Tesla и SpaceX, я спросил Илона, почему он лезет в инженерию, а не в науку, и он объяснил, что когда дело доходит до прогресса, «инженерия является сдерживающим фактором». Другими словами, 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.

Итак, чтобы понять компанию Илона Маска, нужно подумать о спичке, которую он пытается создать — наряду с тремя другими переменными:

И когда я начал размышлять о том, что такое Neuralink, я знал, какие переменные мне нужно проставить. На тот момент у меня было очень смутное представление об одной из переменных — что цель компании заключается в «ускорении появления общемозгового нейроинтерфейса». Либо волшебной шляпы, как я его назвал.

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 есть возможность телепортировать в мозг.

Вопросов у меня было предостаточно.

К счастью, я направлялся в Сан-Франциско, где должен был засесть с половиной команды основателей Neuralink и побыть самым глупым человеком в комнате.

Отступление на тему, почему я не преувеличиваю, называя себя самым глупым человеком в той комнате, просто посмотрите сами.

Команда Neuralink:

Пол Меролла, который провел последние семь лет в роли ведущего конструктора чипов в IBM по программе , где руководил разработкой чипа — одного из крупнейших в истории по числу транзисторов, если что. Пол рассказал мне, что его область работы называлась нейроморфной, а цель — создавать транзисторные схемы, основанные на принципах архитектуры мозга.

Ванесса Толоса, эксперт по микросборке команды Neuralink, один из ведущих исследователей биосовместимых материалов в мире. Работа Ванессы включает в себя проектирование биосовместимых материалов на основе принципов индустрии интегральных схем.

Макс Ходак, который работал над разработкой нескольких инновационных технологий НКИ в лаборатории Мигеля Николелиса в Дьюке, а также два раза в неделю ездил в колледж для запуска , «роботизированной облачной лаборатории для естественных наук», которую сам и основал.

Ди Джей Сео, который в своих 20 с лишним лет разработал в Калифорнийском университете в Беркли ультрасовременную новую концепцию НКИ под названием «нейронная пыль» — крошечные ультразвуковые сенсоры, которые могут обеспечить новый способ записи мозговой деятельности.

Бен Рапопорт, эксперт по хирургии в Neuralink, а также ведущий нейрохирург. Еще у него есть степень доктора электротехники в Массачусетском технологическом институте, позволяющая ему пропускать свою работу нейрохирурга «через линзу имплантируемых устройств».

Тим Хэнсон, которого коллега представил как «одного из лучших инженеров по всему миру на планете». Он самоучка, однако благодаря своим знаниям материаловедения и методам микрофабрикации, ему удалось создать некоторые ключевые технологии, которые будут использоваться в Neuralink.

Флип Сабес, ведущий научный сотрудник, лаборатория которого в Калифорнийском университете в Сан-Франциско заложила новую почву для НКИ, объединив «кортикальную физиологию, вычислительное и теоретическое моделирование, а также психофизику и физиологию человека».

Тим Гарднер, ведущий научный сотрудник Бостонского университета, лаборатория которого работает над внедрением НКИ у птиц, чтобы изучить «как сложные песни собираются из простых нейронных единиц» и узнать «о связях между паттернами нейронной активности в разных временных масштабах». Тим и Флип оставили свои штатные должности, чтобы присоединиться к команде Neuralink.

Ну и сам Илон, генеральный директор и член команды. Пост генерального директора выделяет этот проект на фоне остальных, которые он недавно запустил, и помещает Neuralink в наивысший приоритет для него, где обитают только SpaceX и Tesla. Когда дело доходит до неврологии, Илон обладает наименьшими техническими знаниями в команде — однако поскольку и SpaceX он начинал в отсутствие особых технических знаний и быстро стал сертифицированным ракетным специалистом, читая и задавая вопросы экспертам в своей команде. То же самое произойдет и здесь.

Я спросил Илона, как он собрал свою команду. Он ответил, что встретился буквально с 1000 человек, чтобы собралась эта группа, и частью задачи было огромное число абсолютно раздельных экспертных областей, которые нужно было перебрать: нейробиология, нейрохирургия, микроскопическая электроника, клинические испытания и пр. Поскольку это междисциплинарная область, он искал междисциплинарных экспертов. И это видно по их биографиям — все члены группы обладают уникальным сочетанием знаний, которые перекрещиваются со знаниями других членов группы и вместе составляют как бы мегаэксперта. Илон также хотел найти людей, которые имели возможность взглянуть на миссию свысока — которые были больше сосредоточены на промышленных результатах, чем на производстве бумажек. В общем, было непросто.

Однако вот они сидели за круглым столом и смотрели на меня. Я был чуть-чуть в шоке, потому что должен был провести очень много исследований, прежде чем приехать сюда. Я извлек из себя тезис, они подхватили его и умножили в четыре раза. И пока продолжалась дискуссия, я начал понемногу понимать, что к чему.

На протяжении нескольких следующих недель я встретился и с другими учредителями, каждый раз играя роль дурака. На этих встречах я сосредоточился на попытках составить исчерпывающую картину стоящих перед нами задач и того, как будет выглядеть путь к волшебной шляпе. Я хотел понять две этих коробки:

Первая была простой. Бизнес-часть Neuralink — 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 (вроде того, как SpaceX использует свои запуски для поддержания компании и тестов с новейшими инженерными разработками).

Что касается интерфейса, над которым они планируют работать, вот что говорит Илон:

«Мы стремимся вывеси на рынок нечто, что поможет при определенных серьезных травмах головного мозга (инсульт, раковое поражение, врожденное), примерно через четыре года».

Вторая коробка была сложнее. Сегодня нам кажется очевидным, что использование технологии парового двигателя ради силы огня обязано было начаться, дабы произошла промышленная революция. Однако 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. В случае Neuralink этот список будет большой. Однако даже с учетом того, что основным сдерживающим фактором будет инженерная разработка, есть немного крупных сложностей, 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.

Флип Сабес не разделяет их опасений.

Когда ученый думает об изменении фундаментальной природы жизни — о создании вирусов, о евгенике и пр. — создается спектр, который многие биологии отыскивают довольно тревожным, однако я знаю, что когда нейробиологи думают о чипах в мозге, им это не кажется странным, потому что у нас уже есть чипы в мозге. У нас есть глубокая стимуляция мозга, которая облегчает симптомы болезни Паркинсона, мы проводим первые испытания чипов для восстановления зрения, у нас есть кохлеарный имплантат — нам не кажется чем-то странным поместить устройство в мозг, чтобы считывать и записывать информацию.

И, узнав все о чипах в мозге, я соглашаюсь — и когда американцы узнают о них все, они тоже изменят свое мнение.

История поддерживает этот прогноз. Люди не бог весть как 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. Однако поскольку 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 сложности. Однако все эти штуки в мозге есть возможность расшифровать в отсутствие 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 сложности, чтобы добиться прогресса.

Если мы можем просто при помощи технических методов заставить нейроны разговаривать с компьютерами, этого будет довольно, 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 практически 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

Tesla и SpaceX обе 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 Neuralink нет подобный сложности. Нет ни одной крупной сферы деятельности, которую может разрушить Neuralink (по крайней мере, в обозримом будущем — а там, возможная нейрореволюция нарушит работу практически каждой отрасли).

Препятствия Neuralink — это технологические препятствия. Их много, однако два из них стоят особнячком, и если их преодолеть, этого может быть довольно, чтобы все остальные стены упали и полностью изменили траекторию нашего будущего.

Большое препятствие : пропускная способность

Вместе с этим 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 довольно лишь для того, чтобы передать просто изложенное сообщение.

Нам нужна более высокая пропускная способность. Гораздо более высокая.

Рассуждая над интерфейсом, который имел возможность бы изменить мир, команда Neuralink определила примерное число в «миллион вместе с этим 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. Однако 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 есть возможность 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. Бен Рапопорт из Neuralink считает, что «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 немного сотен электродов, способных измерять около 500 нейронов вместе с этим — 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 вместе с этим в разные моменты на протяжении последних 50 лет (у каких угодно животных) и вывели результат на этот график:

Это исследование, которое еще называют законом Стивенсона, предполагает, что количество нейронов, которые мы можем регистрировать вместе с этим, 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 нашу готовую шляпу волшебника.

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 походи

Источник: vk.com

Комментарии: