Что там у Маска: реальные успехи и будущее Neuralink
28 августа бизнесмен и инноватор Илон Маск провел онлайн-презентацию, рассказав о текущем состоянии дел с разработкой имплантатов Neuralink, которые должны напрямую соединить человеческий мозг с электроникой. Виртуально присутствовавшей публике (мероприятие привлекло более 150 тыс. зрителей) были показаны подопытные свиньи, на которых в штаб-квартине Neuralink в Калифорнии испытывается второе поколение устройств.
Одновременно с животными на экране демонстрировались волны активности их нейронов, которые «в режиме реального времени» регистрировались микрочипами, имплантированными непосредственно в мозг. По словам Маска, работы идут полным ходом, и американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) уже присвоило Neuralink статус «прорывного устройства», что должно облегчить и ускорить его дальнейшие испытания.
Цель проекта Neuralink — разработка полнофункционального интерфейса мозг — компьютер (Brain — Computer Interface, BCI), который позволит точечно регистрировать и стимулировать активность мозга, обмениваясь данными с внешним миром через беспроводное соединение. На первых порах задачи устройства будут чисто медицинскими: оно поможет парализованным и потерявшим конечности пациентам управлять компьютерами и «умными» протезами. Но и дальнейшие сценарии применения вполне очевидны. Так, отвечая на вопрос, будет ли когда-нибудь такой микрочип использоваться для видеоигр, Маск прямо ответил: «Да».
Над этой задачей Neuralink трудится с 2016-го, хотя эксперименты с имплантируемыми BCI-устройствами проходят еще с «нулевых». Например, чип консорциума BrainGate позволяет людям с неврологическими расстройствами и повреждениями в определенной степени контролировать протезы, пользоваться планшетами и даже набирать текст «силой мысли», на скорости до восьми слов в минуту. Однако все такие работы остаются экспериментальными, и число больных, получивших подобные имплантаты, не превышает нескольких десятков во всем мире.
Как правило, эти устройства выводят наружу провода, через которые получают питание и обмениваются данными, — что крайне неудобно и чревато опасными инфекциями. Полностью автономные чипы существуют, но пока их производительность далека даже от той, что демонстрируют системы, подобные BrainGate. Именно в этом направлении активно продвигается команда Neuralink. Для этого их имплантат оснащается собственным источником питания, микропроцессором, антенной Bluetooth и, конечно, массивом из множества тончайших электродов, через которые он регистрирует активность нервных клеток.
Цилиндр Гертруды
Но слова, презентации и даже несколько свиней на сцене — далеко не то же самое, что и надежно подтвержденные данные и публикации в рецензируемых журналах. Перед Neuralink стоит целый ряд технических задач, с которыми постоянно сталкиваются и их конкуренты, — например, нагревание, неизбежное при обработке и передаче нужного количества данных и способное попросту разрушить живые клетки. Как решается эта проблема в Neuralink, пока в точности неизвестно.
Кроме того, участники проекта BrainGate отмечают, что их устройство Utah пока что остается компактнее (4×4 мм), чем чип Илона Маска, имеющий форму цилиндра диаметром 23 и высотой 8 мм. По словам профессора Болу Аджибойе (Bolu Ajiboye), главного разработчика Utah, устройство Neuralink «чересчур велико» для мозга — и следующим поколениям явно понадобится стать лучше.
Тем не менее, рабочие прототипы чипа успешно проработали в подопытных свиньях около двух месяцев. По словам президента Neuralink Макса Ходака (Max Hodak), для безопасности они заключены в инертную оболочку из двух половин литого стекла, точно спаянных с помощью лазера. И устройства действительно работают: зрители презентации с любопытством увидели, как каждое движение и каждый «хрюк» подопытной свиньи по кличке Гертруда моментально отражались в активности, регистрируемой размещенным у нее в черепе микрочипом.
Neuralink
Гертруда и активность ее мозга, регистрируемая имплантатом Neuralink
Провода в желе
Уже сегодня устройство Neuralink использует более тысячи тонких и гибких электродов, каждый из которых работает с 1−4 отдельными нейронами. Насколько известно, они изготовлены из золотых нитей с полимерным изолирующим покрытием. Их гибкость чрезвычайно важна, ведь мозг имеет полужидкую консистенцию и слабо, но постоянно колышется внутри черепной коробки, словно желе; поэтому негнущиеся электроды способны повреждать его структуры.
Для уменьшения объемов данных, которые приходится пересылать по Bluetooth-соединению, микрочип предварительно обрабатывает их и сжимает. Это позволяет до определенной степени понизить опасность перегрева, хотя как решается эта проблема в Neuralink, по‑прежнему неизвестно. Кроме того, гибкие (и постоянно гнущиеся в стороны) электроды не столь надежны, и способны ли они проработать без проблем не пару месяцев, а пару лет, — еще неизвестно.
Woke Studio
Прототип хирургической системы Neuralink — второе поколение
Хирург и модник
«Желеобразная» консистенция мозга создает огромные проблемы и для микрохирургии, — в том числе и при операции, необходимой для установки имплантата в голову свиньи или человека. Внедрение электродов должно производиться с точностью порядка миллиметра, притом что мозг пациента слегка колышется при каждом вдохе и с каждым ударом сердца. Именно поэтому в Neuralink разработали собственную роботизированную хирургическую систему. Управляющий ей компьютер использует искусственный интеллект, который отслеживает положение капилляров и, ориентируясь на них, подстраивается под легкие движения мозга.
В самой Neuralink разработана лишь высокотехнологичная «начинка» машины, а создание ее облика компания поручила канадской студии промышленного дизайна Woke. Вторая версия машины, представленная Маском, стала выглядеть куда красивей первого «грубого» прототипа. Белый аппарат напоминает большой и модный гаджет — точнее говоря, швейную машинку, способную имплантировать гибкие провода в мозг с ювелирной точностью.
Рабочий блок системы имеет форму шлема, в котором будет фиксироваться голова пациента, и несет набор хирургических игл, а также камер и датчиков, необходимых роботу. Этот блок закреплен на манипуляторе, установленном на массивной неподвижной опоре, в которой заодно размещаются компьютер и другие компоненты робота-хирурга. Отметим, что само по себе такое устройство — не новость, как и многие другие решения, использованные разработчиками Neuralink. Тем не менее, нельзя не признать, что команда Илона Маска сумела использовать самые новейшие достижения в таком объеме и в таких сочетаниях, что вполне может добиться настоящего прорыва.
Вопросы профессора
О том же говорит и профессор Ньюкаслского университета, эксперт в области BMI-интерфейсов Эндрю Джексон (Andrew Jackson). «Не думаю, что на презентации мы увидели нечто революционное, — написал он по итогам мероприятия. — 1024 канала снятия информации — далеко не рекорд на сегодняшний день, но электроника, позволяющая работать с ними — это действительно произведение искусства, да и робот для имплантации прекрасен».
Тем не менее, Джексон предлагает взглянуть на проект, исходя из его главной цели. «Главным вопросом остается то, что потом делать со всеми этими данными, — подчеркнул ученый. — С этой точки зрения демонстрация была довольно разочаровывающей: здесь они не показали ничего, что не было бы сделано прежде, включая расшифровку активности, соответствующей движению конечностей при ходьбе».
В конце концов, существует большая разница между простой записью активности нервных клеток — и тем, что можно назвать «чтением мыслей». Разница настолько большая, что ее по-прежнему можно назвать пропастью. Никаких перспектив преодолеть эту пропасть не демонстрирует даже Neuralink. Так что если применение подобных чипов для тяжело больных наверняка будет расширяться, то вот видеоигр, —, а тем более полной интеграции мозга и компьютера — нам еще придется подождать.
