Сила мысли

Разработчики "мозговых интерфейсов" хотят отобрать у пользователя мышь и клавиатуру, заменив их "мысленным поиском".

Текст: Алексей Гостев

"Взаимодействие с компьютером при помощи клавиатуры и мышки — такая же неуклюжая и противоестественная вещь, как ввод данных при помощи перфокарт",— говорит технический директор проекта NeuroG Александр Жаворонков. В руках у него устройство, похожее одновременно и на музыкальные наушники, и на небольшую черную шапочку. Это и есть "убийца мыши" — энцефалографический прибор Epoc компании Emotiv. С помощью такого устройства Жаворонков надеется подключить компьютер напрямую к мозгу. "То, что мы делаем, похоже не телепатию — передачу мыслей на расстоянии, только на реальной технической основе",— говорит Жаворонков. На факультете ВМК МГУ он устроил демонстрацию своего продукта. Когда наблюдаешь за происходящим, возникает ощущение, что ты попал в киберпанковскую утопию в духе Уильяма Гибсона. Подключение человека к компьютеру происходит без вживления электродов — при помощи простого и давно известного в медицине устройства для регистрации нервных импульсов. Пока приборы типа Epoc не такие изощренные, как их литературные прототипы. Однако разработчики приложений для современных нейромансеров верят, что в случае успеха исчезновение компьютерной мыши — лишь ничтожная доля перемен, которые нас ждут с приходом brain-computer interface — прямого взаимодействия человека и компьютера.

Реквием для мыши

Сегодня brain-computer interface перестает быть сенсационной новинкой. Например, в детском научно-развлекательном музее "Экспериментаниум" можно обнаружить игру в настольный брейн-футбол: изменяя мозговую активность, которую считывают сенсоры, игроки влияют на перемещение мяча по полю. Появились и компьютерные игры, где так или иначе используются сигналы головного мозга. Однако движение фигурки на экране — совсем не то что непосредственный перенос "в матрицу" образов и понятий из нашего сознания. Именно над этим работает Александр Жаворонков: его технология позволяет компьютеру угадывать образ, о котором пользователь всего лишь подумал.

Киберпанковская утопия может стать реальностью. Если, конечно, российским изобретателям удастся создать работающую систему, способную распознавать тысячи воображаемых образов. Пока же в базе данных может находиться одновременно не более четырех картинок. "Год назад их было всего две,— говорит Жаворонков.— Первые опыты по распознаванию зрительных образов, вдохновившие нас, были сделаны еще в 2004 году в Массачусетском технологическом институте профессором Нэнси Кэнуишер. Тогда было доказано, что при зрительном восприятии разных классов предметов, например лиц и домов, возбуждаются разные участки мозга. Мы предположили, что разные паттерны возбуждения позволят различать разные классы предметов, а в будущем — и отдельные предметы в классе".

NeuroG, впервые продемонстрированная Жаворонковым и его партнером Михаилом Бахняном, сотрудником физического факультета МГУ, в 2011 году,— программа, а не физическое устройство. "Это созданный нами программный алгоритм, который работает вместе с электроэнцелографическим прибором Epoc австралийской компании Emotiv",— объясняет Бахнян. Алгоритм позволяет компьютеру различать визуальные образы, регистрируя электрические импульсы мозга. "Например, стоит вам подумать о еде, и компьютер выдаст адреса ближайших ресторанов. В перспективе это может стать основой для нейропоиска: достаточно только подумать о каком-нибудь понятии, и поисковик найдет его в интернете",— говорит Жаворонков. Несмотря на начальный уровень технологии, сегодня NeuroG — один из немногих проектов, развивающий brain-computer interface на основе распознавания визуальных образов.

Секс на фоне гамбургера

"Без ножниц не обойтись",— уверяет Михаил Бахнян, когда я надеваю на свою порядком заросшую голову устройство Epoc. Но отправляться в парикмахерскую не пришлось — уже через несколько секунд почти все точки вокруг изображения головы на экране загорелись оранжевым цветом. "Есть контакт!" — взаимодействие между моим мозгом и компьютером установлено. То, что происходит дальше, впрочем, гораздо прозаичнее. На экране попеременно появляются гамбургер и автомобиль — картинки из небольшого пока набора, которым оперирует NeuroG. "Думайте о картинке. Сейчас одновременно учитесь вы и система",— говорит мне Бахнян. Пока я напряженно думаю о еде и об ощущении езды на быстром автомобиле, система регистрирует мои нервные импульсы, связанные с этими образами. Дальше — этап распознавания. Система пытается по моим мыслям угадать, о какой из двух картинок я думаю. Результат низкий — меньше 50% правильных ответов. Хуже, чем если бы организатор эксперимента просто подбрасывал монетку. "Наверное, система еще не настроилась на вас",— говорит Бахнян. "Наверное, я просто равнодушен к автомобилям",— отвечаю я.

Чтобы помочь системе понять логику работы моего мозга, я решаю упростить задачу. Возможно, мой мозг слишком примитивен и не позволяет распознать такие сложные образы, как автомобиль, поэтому надо обратиться к базовым понятиям. "Еда уже есть, остался секс",— говорю я себе, и всю следующую тренировочную сессию домысливаю девушку в соблазнительной позе на фоне красной машины непонятной марки. Результат становится чуть лучше — уже 67,5%. Чтобы еще больше помочь системе, я начинаю думать о конкретной девушке, нашей бизнес-ассистентке. Однако ничего не помогает — цифра как по волшебству застыла на 67,5%. "Для увеличения точности распознавания нам надо расширить базу неврологических паттернов, привязанных к картинкам-образам",— оправдывает Жаворонков относительно невысокую точность алгоритма. "Можно ли сделать на этой основе работающую систему, способную распознавать сотни и тысячи образов?" — спрашиваю я. "Мы считаем, что да. Но для этого потребуется расширить базу образов",— считает Жаворонков.

При создании базы паттернов Жаворонков делает ставку на распространенность устройства Epoc. Во всем мире пользователи уже закупили 40 тыс. экземпляров этого прибора (соответственно, выручка Emotiv от продажи гаджетов стоимостью $300 составила уже $12 млн). Устройство можно применять с разными программными продуктами. На сайте NeuroG пользователю достаточно зарегистрироваться и создать свой профиль, чтобы начать использовать систему распознавания образов.

Размытый слон

В правой части экрана видеоплеера — четкое изображение идущих слона со слоненком. В левой — движущиеся размытые пятна, в которых довольно ясно угадываются силуэты слонов. Левое изображение напоминает картинку в старом телевизоре где-нибудь в провинции, где из-за помех на экране мало что видно. Так и есть — левая картинка идентична правой, только с помехами. Правда, "трансляция" в данном случае осуществлялась через человеческий мозг.

"При помощи магнитно-резонансной томографии мы исследовали мозговые импульсы десятков испытуемых",— рассказывает Шинджи Нишимото из Университета Беркли о технологии, созданной в 2011 году. В результате был составлен "словарь" для каждого из тысяч участков мозга, состояние которых измерялось в ходе эксперимента. В этом словаре вместо описаний — фигуры, движение объектов и другие зрительные элементы, а вместо слов — состояние нейронов. Затем словарь наполнили примерно 18 млн небольших кусков видео, выбранных на YouTube. Осталось автоматически подобрать по словарю видеоэлементы, лучше всего соответствующие состоянию мозга испытуемых, просматривающих тестовое видео. В результате и получился ролик с помехами, который можно найти в интернете. Он пока далек от оригинала, но уже понятно, что новая технология открывает фантастические возможности. В советском фильме "Уникум" программист Костя Шапошников обладал способностью телепортировать свои сны окружающим. Такой же потенциал открыл программист Шинджи Нишимото. "Теоретически наш алгоритм дает возможность видеть сны, фантазии или мечты других людей",— говорит он.

Устройство MindWave компании NeuroSky — самый дешевый из гаджетов, существующих сегодня на рынке brain-computer interface. MindWave стоит всего $99, почти в три раза дешевле, чем Emotive Epoc. Как и Epoc, это устройство работает по методу электроэнцефалографии, позволяя, например, управлять при помощи мозга движением объектов. Силой мысли можно сдвигать автомобиль Volkswagen или подъемный кран. Во время демонстрации, проведенной в Германии в апреле 2011 года, любой желающий мог управлять 56-тонным подъемным краном, используя только свой мозг и устройство MindWave.

Австралийская Emotiv и американская NeuroSky — два основных игрока на формирующемся пока рынке brain-computer interface. Обе компании производят энцелогафические устройства для чтения мозговых импульсов, которые интегрированы с другими гаджетами или программными продуктами. Пока основная сфера применения этих гаджетов — игры, например, World of Warcraft, Angry Birds или Star Wars. "Расширенное тело" — так называется концепция японского проекта Neurowear. Гаджет Necomimi, придуманный дизайнерами Neurowear,— это пушистые кошачьи ушки со встроенным микрочипом от NeuroSky. Necomimi надевается на голову и позволяет измерять состояние внимания человека. Ушки поднимаются, если человек сконцентрирован, и опускаются, если он расслаблен.

$ 400 млрд. Именно столько составит годовой объем рынка устройств brain-computer interface, по мнению американского исследовательского центра Techcast Project, к 2023 году.

Сколковские души

"Наша проблема в том, что нам не нужно очень много денег. Наши инвестфонды с трудом воспринимают проект с таким небольшим объемом финансирования",— говорит Михаил Бахнян. На создание программного продукта было потрачено больше $150 тыс. В мае 2012-го NeuroG обратился в российский фонд "Сколково" для получения финансирования в размере 100 тыс. евро.

Для быстрой монетизации создатели NeuroG планируют создать платное приложение для Facebook — Facebrain, которое по сходству паттернов мозговой активности будет позволять пользователям находить "родственные души". "У разных людей при зрительном восприятии одних и тех же предметов мозг действует по-разному. Мы можем разделить людей на группы на основе нейрофизиологии",— говорит Жаворонков.

На заявления скептиков, выражающих сомнения в будущем NeuroG, Жаворонков отвечает, вспоминая "первую интерфейсную революцию" в 1970-е годы: "Представьте себе, что вы — инженер компании Xerox. Вы только что изобрели мышь, графический интерфейс, а вам говорят: у нас есть компьютеры размером со шкаф, с которыми мы прекрасно общаемся с помощью перфокарт".

Жаворонков и Бахнян не сомневаются, что на наших глазах происходит "вторая интерфейсная революция" и brain-computer interface скоро отменит клавиатуру и мышь. Впрочем, чтобы мир гибсоновских "ковбоев" стал реальностью, нынешним "мозговым" интерфейсам надо сделать качественный скачок. Александр Жаворонков уверен, что им удастся если не получить прибыль от этой революции, то приблизить ее приход.