Усе ясно без слів…

Якщо, звичайно, у вас є апарат для читання думок — пристрій, що недавно зійшов зі сторінок фантастичних романів.

Зорова кора — відносно невелика ділянка, розташована в задній частині головного мозку, яка відповідає за обробку візуальної інформації. Використовуючи новітнє устаткування, відразу кілька вчених з різних країн фактично одночасно одержали можливість не лише сканувати активність цієї ділянки, а й буквально відновлювати візуальний образ, який у цей момент бачить людина.

Для сканування мозкової діяльності використовується функціональна магнітно-резонансна томографія, що дозволяє одержувати необхідні показання без підключення спеціальних проводів до голови. Суть методу полягає в тому, що нейтронна активність головного мозку супроводжується зміною струму крові, який і вимірює спеціальний пристрій. Образи, отримані за допомогою ФМРТ, не завжди досить чіткі, але в порівнянні з тими, які дослідники мали ще рік тому, можна говорити про дуже серйозний прорив.

Розмитість — не єдине обмеження використовуваної техніки. У зв’язку з тим, що струм крові змінюється не миттєво, а іноді із затримкою в кілька секунд, навіть в ідеалі (без урахування часу, потрібного на обробку сигналу в комп’ютері) інформація у ФМРТ не може оброблятися в реальному часі.

За словами Джека Галланта — одного з найвідоміших учених, що займаються читанням думок (або нейронним декодуванням, як він це називає), проблема зводиться до того, щоб зафіксувати показання нейронів у зоровій корі й потім обробити отримані дані. За сучасними оцінками,  частина головного мозку, яка цікавить учених, містить близько 300 млн нейронів. Через те, що зчитуються вони не індивідуально, а групами, деякі нюанси роботи мозку губляться.

Є також інші фактори, що перешкоджають точному відтворенню образів. Наприклад, для зчитування кори людина повинна лежати нерухомо, оскільки найменші рухи призводять до перешкод. Чи зможуть виправити цей недолік згодом, ще невідомо. Поки ж можна сказати, що в цього феномена є й позитивний бік: прочитати думки людини без її відома буде практично неможливо. Інакше кажучи, якщо технологія й потрапить до рук зловмисників, то застосувати її до перехожих буде неможливо.

Ще рік-дві тому найпередовіші розробки в цій сфері дозволяли відтворювати лише чорно-біле зображення статичної картинки, яку бачила людина, поміщена у сканер (вихідна картинка також була чорно-білою). Розрізнення зображення становило лише 100 пікселів, тобто 10 клітинок за вертикаллю й горизонталлю — розмістити на цьому фрагменті можна було тільки найпростіші геометричні фігури.

З огляду на те, якого прогресу вдалося домогтися за минулий рік з невеликим (від статичного чорно-білого зображення в 100 пікселів до кольорової динамічної картинки), заяви про можливість відтворення оригінальних образів або читання думок у майбутньому вже не виглядає таким фантастичним.

На цей час можна говорити про те, що новий метод з використанням ФМРТ дозволяє непогано розпізнавати контури, кольори й саме переміщення предметів на екрані. Упізнати людину за реконструкцією поки неможливо, і не тільки тому, що обличчя схоже на розмиту пляму, а й у зв’язку з іншою особливістю роботи технології, про яку йтиметься далі. Утім, Джек Галлант вважає, що всі ці недоліки обов’язково будуть згодом усунуті.

Для первинного калібрування системи розпізнавання використовувалися звичайні кліпи з YouTube. Випробувані протягом декількох годин дивилися відео, а комп’ютерна програма в цей час намагалася визначити, як зображення на екрані (наприклад предмет жовтогарячого кольору) впливає на активність нейронів. Знайдені відповідності й стали підгрунтям для системи розпізнавання образів. Потім до неї було додано ще близько 18 млн секунд відео з YouTube, і програмний алгоритм уже самостійно симулював активність нейронів, щоб у базі були заповнені білі плями.

Як можна догадатися, симуляція нейронної активності проводилася для того, щоб усім вхідним сигналам відповідали конкретні картинки. Отже, система вміє відновлювати не конкретно те, що бачить людина, а лише побачені раніше образи, на які мозок реагує найбільш схожим образом. Якщо людина в томографі дивиться на машину, то алгоритм знаходить у базі 100 найбільш схожих реакцій зорової кори, усереднює їх і виводить отриману картинку на екран. Для чистоти експерименту відео, що показують випробуваному, ніколи раніше не «показували» комп’ютеру.

Саме усередненням образів і пояснюється той факт, що іноді люди й предмети на реконструкції виглядають дещо незвичайними. Так, найчастіше на них  інший одяг (наприклад, немає коміра або рукав коротше, ніж треба), обличчя мають дивні риси (де має бути жінка, іноді відображається чоловік) і так далі. Додаткові неточності в реконструкції також пов’язані з тим, що образи відновлюються лише з інтервалом в одну секунду й обробляються незалежно від інших кадрів.

Джек Галлант запевняє, що вже зараз ясність реконструкцій можна помітно підвищити, додавши в алгоритм деякі прості перевірки. Скажімо, якщо на 90 з 100 картинок відображено­­ обличчя, то спочатку ключові точки всіх малюнків (очі, рот, ніс) підганяються одна під одну і тільки потім усереднюються.

Цікаво, що з погляду реверсивного інжинірингу відтворення образів і читання думок — це зовсім різні завдання, хоча звичайним людям і здається, що вони тісно пов’язані. Насправді ці два види активності обробляються різними ділянками мозку. Випробувані, перебуваючи в томографі, можуть думати в цей час про різні речі, але на роботу системи реконструкції образів це не впливає. Деякі вчені вважають, що подальше вивчення особливостей роботи мозку приведе до того, що справжнє читання думок також вже не буде фантастикою. За прогнозами Галланта, це станеться приблизно через 30—50 років.

Читання образів/думок приведе до революції в багатьох науках. Лікарі зможуть одержувати повнішу інформацію про пацієнтів, що страждають галюцинаціями, і, імовірно, зможуть спілкуватися з людьми, що перебувають у комі. У суді відновлювати події, можливо, будуть не на підставі слів свідків, а спираючись на те, що вони бачили або запам’ятали. Утім, самі автори винаходу поки ставлять під сумнів застосування їхньої розробки в судах, оскільки численні дослідження показали, що свідченням очевидців не завжди можна вірити. У багатьох людей бувають проблеми з пам’яттю (про що вони найчастіше й самі не знають), і щоб події виглядали достовірними, різні деталі мозок вигадує сам. Пристрій для читання спогадів, таким чином, буде обмежено в точності не тільки власними недоліками, а й особливостями роботи пам’яті свідка.

Нова технологія дозволить робити й інші речі, нереальні зараз. Імовірно, з’явиться можливість обмінюватися візуальними образами напряму, тобто одна людина зможе бачити те  саме, що й інша, або «згадувати» ті  самі візуальні образи. Також передбачається прорив у сфері керування технікою, електронікою й комп’ютерними інтерфейсами, команди яким можна буде посилати подумки, образами в голові.

Із перших уст

Джек Галлант, нейробіолог, провідний дослідник методів сканування мозкової діяльності, голова лабораторії в Університеті Берклі (Каліфорнія, США):

— Мозок — надзвичайно складний орган, і щоб цілком зрозуміти  його структуру й функції, необхідно застосувати безліч взаємозалежних підходів. Один з можливих підходів полягає в розгляді трьох різних завдань, що стоять перед комп’ютерною нейробіологією. Перше — мати чітку­ уяву про те, яким чином мозок розділено на складові частини, що виконують різні функції. Друге завдання, яке залежить від першого, — визначення функцій кожної із частин.

Класичний підхід до дослідження цієї проблеми — вимір реакцій нервової системи на кількісному, обчислюваному за допомогою комп’ютера рівні безвідносно до конкретних анатомічних і біофізичних деталей. Цей шлях дозволяє розв’язати завдання аналізу надзвичайно складної системи. Третя мета, що спирається на перші дві, — зрозуміти, яким чином ці «обчислення» відбуваються в нервовій системі людини. Наслідком такого підходу, що ґрунтується на математичних комп’ютерних моделях, стають різноманітні практичні додатки, такі як сканування візуальних образів.

Наявні методи декодування активності мозку порівняно примітивні, а комп’ютерні моделі незрілі, тому використання технології для практичних завдань  найближчим часом малоймовірне. Проте, скажімо,  у 30-літній перспективі декодування активності мозку може бути пов’язане із серйозними етичними перешкодами.