Руководящая мысль: энцефалограф вместо рычагов и кнопок

Сегодня опыты за стенами лаборатории – завтра полноценная технология, применяемая на практике. Так было, так есть и так всегда будет, ведь именно на этом принципе строится прогресс нашей цивилизации. Одним из следствий такой последовательности являются «фантазии» на тему практического применения тех вещей и технологий, которым еще далеко даже до выхода за пределы научных учреждений. В последние годы активно ведутся работы по созданию систем, которые позволят человеку управлять какой-либо техникой только при помощи собственных мыслей. Пока что этим работам далеко до широкого распространения, но смелые предположения об их судьбе уже высказываются.

Руководящая мысль: энцефалограф вместо рычагов и кнопок


К концу прошлого века ученые из Университета Дюка (Северная Каролина, США) под руководством профессора М. Николелиса впервые в мире успешно «подключили» живое существо к компьютеру. Опыт проходил следующим образом: в мозг лабораторной крысы вживили 48 электродов, которые через специальный прибор подключили к компьютеру. Далее крысе перестали давать воду просто, и чтобы получить питье, животное должно было нажимать кнопку. Ученые тщательным образом записывали электрические импульсы крысиного мозга, сопровождавшие нажатия кнопки. Когда животное привыкло «работать» с кнопкой, ее отключили. За выдачу воды теперь отвечал компьютер. Когда активность мозга крысы совпадала с той, которая наблюдалась при нажатиях, автоматика наполняла поилку. Со временем крыса сообразила, что жать на кнопку вовсе необязательно – можно просто подумать об этом. Зверушка подходила к поилке и при помощи нужных мыслей активировала подачу воды. Опыт неказистый и, на первый взгляд, малоинтересный, однако первый шаг в соединении мозга и компьютера был сделан.


После крыс взялись за обезьян. Животные эти более крупные, более развитые в плане интеллекта, поэтому пришлось применять больше электродов – 128 штук. Немного изменили ход эксперимента, хотя суть осталась прежней. Теперь обезьяна должна была при помощи специального джойстика перемещать курсор на экране. Когда он попадал в яркое пятно, животное получало лакомство. Подопытная обезьяна быстро научилась пользоваться джойстиком, а вот ученым на создание сигнатуры сигналов понадобилось немного больше времени. Когда она была готова, джойстик у обезьяны забрали. Она стала голодать? Как бы не так: она, как та крыса, быстро сообразила, что «посредник» в виде лап ей не нужен и курсор можно двигать только при помощи мыслей. Второй опыт с обезьянами был немного сложнее. К системе снятия мозговых сигналов присоединили руку-манипулятор. В качестве стимула для подопытных зверей по-прежнему использовали кусочки фруктов. Всем обезьянам, участвовавшим в эксперименте, требовалось всего пару дней, чтобы научиться пользоваться механической рукой. Мозг животных смог подстроиться под условия эксперимента и сопоставить собственные импульсы, управляющие движениями, с перемещениями манипулятора.

В ходе опытов с механическими руками был выявлен интересный факт: первые сигналы, соответствующие каким-либо действиям, появлялись на электродах за несколько десятых секунды раньше, чем мозг давал команду на их выполнение. Кроме того, ученые в порядке эксперимента инвертировали движения манипулятора: обезьяна хотела сдвинуть манипулятор, например, вправо, а он уходил влево. Проводились и более изощренные опыты – команда мозга «поднять манипулятор» теперь соответствовала «сдвинуть влево» и т.д. И при всех подобных изменениях мозг животного в течение небольшого времени успевал адаптироваться и начинал выдавать командные импульсы, соответствующие новой обстановке.

1998 год был ознаменован первыми подобными опытами на людях. В этом году в Университете Эмери (Атланта, также США) в мозг тяжело больного и парализованного Джонни Рея имплантировали микроэлектроды. После непродолжительной учебы Рей смог управлять курсором на экране и даже набирать текст. Опыт был признан удачным, однако применение имплантируемых контактов посчитали неудобным. Вместо электродов, «встраиваемых» в мозг, впредь везде будут использоваться энцефалографы, снимающие электрические сигналы с кожи головы.

Вскоре после опытов в Университете Эмери появились первые образцы мысленно управляемого транспорта. Из гуманистических соображений им стала обыкновенная моторизированная инвалидная коляска. Похвальное начинание. Правда, надо заметить, до степени правильного распознавания мысленных сигналов в 90% дошли только в 2009 году. Однако даже относительно низкая степень распознавания вдохновляла ученых и инженеров на новые свершения, а футурологов – на корректировку своей картины мира будущего.

Теперь нужно сделать небольшое отступление. Все из тех же соображений гуманизма в последние годы большое распространение получили беспилотные летательные аппараты (БПЛА), а именно те из них, управление которыми происходит с удаленного пульта (ДПЛА). Да, упоминание гуманизма в таком контексте выглядит, как минимум, спорно: управляющий БПЛА человек не подвергается опасности, зато, если беспилотник ударный… Он по своей сути обязан уничтожать людей и технику. Получается своеобразный парадокс гуманизма. С одной стороны летчик-оператор, с другой – люди-мишени. Однако сейчас разговор идет не о моральной стороне дела. В подавляющем большинстве случаев органы управления беспилотников аналогичны устройствам традиционных летательных аппаратов: ручка управления самолетом, ручка (ручки) управления двигателем (двигателями), а также ряд кнопок, рычагов и другой «мелочи», отвечающей за различные системы аппарата. Начиная с 80-х годов прошлого века, все большую популярность приобретает концепция HOTAS (Hands On Throttle and Stick – Руки на ручках управления самолетом и двигателем), подразумевающая управление самолетом без снятия рук с основных органов. Это значительно облегчает и ускоряет работу летчика, но порой даже этого выигрыша во времени бывает недостаточно. В случае с беспилотниками ситуация даже может быть еще хуже: летчик в кабине нормального самолета может просто поворачивать голову, а для управления поворотом камеры ДПЛА требуется отдельная ручка или блок кнопок. Соответственно, эффективность HOTAS падает. Главный способ решения этой проблемы кроется в уменьшении времени реакции. Однако управление с помощью традиционных устройств может не справляться с этим уменьшением.

Руководящая мысль: энцефалограф вместо рычагов и кнопок


А вот теперь пора вернуться к опытам с обезьянами и людьми. Использование для управления энцефалографических систем с соответствующим оборудованием, переводящим команды с «языка» электрических импульсов мозга в понятный для беспилотника вид, могло бы значительно облегчить работу операторам. Уже имеются системы для «мысленного» управления для инвалидных колясок и даже для автомобилей. Английский нейробиолог Р. Флауэр утверждает, что до практического освоения подобного управления на летательных аппаратах осталось не так уж много времени.

Перед дистанционно пилотируемой авиацией в таком случае открываются просто огромные перспективы. Но все, как обычно, упирается в развитие технологии. Как уже говорилось, даже такие сравнительно простые транспортные средства, как инвалидные коляски, все же пока довольно сложны для имеющихся систем распознавания импульса мозга. Современный рекорд в этой области находится в пределах 95-96% правильных распознаваний. А ведь беспилотный аппарат имеет куда больше параметров полета, которые нужно постоянно отслеживать и корректировать. Пожалуй, даже 99% распознаваний будет мало для такой техники – ей нужно все сто. Наземные боевые машины немного проще в управлении (хотя бы потому, что они движутся только в одной плоскости), но и для них соответствующих систем пока нет.

Системы управления для техники, основанные на прямом взаимодействии мозга и аппаратуры, на данный момент, будем честны, еще слишком сырые для установки на летательные аппараты, а тем более для принятия на вооружение. Альтернативой им могут быть полностью автоматические компьютеры. В США уже ведутся испытания подобных систем – беспилотные в полном смысле слова летательные аппараты самостоятельно находят и атакуют цель. В этой сфере уже есть определенные успехи, но таким БПЛА пока не удастся войти в строй. Дело в том, что человек еще не готов передать компьютеру самую ответственную часть боевой работы – решение об атаке. Сколько времени уйдет на доводку автоматических «мозгов» для беспилотников, пока говорить сложно. Тем не менее, понадобится не год и не два. В таком случае у систем «управления мыслями» достаточно времени для собственного развития. И кто сейчас может сказать, кому будут больше доверять военные будущего: людям-операторам с электродными шапочками на головах или полностью автономным машинам?
Автор: Рябов Кирилл


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 7
  1. ядро 9 февраля 2012 11:21
    жесть. всё таки извращённая фантазия у пиндосов. мы ещё норм беспилотники не научились делать, не отработали их применении.
  2. denis29_82 9 февраля 2012 11:32
    Есть великолепный фантастический цикл "Шагающая смерть" Кейта Уильяма, вот там просто детально технически все расписано. Непосредственное управление это будущее.
    denis29_82
  3. Игорек 9 февраля 2012 12:01
    У нас есть "Институт мозга" там тоже проводятся такие эксперименты,показывали по ТВ, как печатали текст на компьютере и управляли игрушечной машинкой силой мысли.
    Игорек
  4. Страбон 9 февраля 2012 17:26
    Опыт в лаборатории, затем полноценная технологтя- да это точно не про нас. У нас лет десять согласования затем изделие на склад и пусть гниет. Или за копейки продать на Запад, а потом втридорога покупать свою же технологию назад. Бизнес по Русски. А если что не полетит, то выдвигать версию о контрофоктных деталях.
    Страбон
  5. 755962 9 февраля 2012 22:14
    Еще в 1990 году Рой Бэкэй и Филипп Кеннеди начали свои эксперименты по “извлечению” сигналов из мозга. В 1996 году в Атланте (в Университете Эмери) они получили разрешение на проведение двух экспериментов с участием безнадежно больных людей. Первый опыт завершить не удалось — женщина, принимавшая в нем участие, вскоре скончалась. Второй же прошел успешно. В 1998 году художник и музыкант Джонни Рей (1944–2002), тяжело парализованный из-за травмы ствола головного мозга (синдром “запертого человека”), стал пионером связывания мозга и компьютера.
    755962
  6. Gorinich 18 апреля 2013 13:21
    Давно ожидаемо... Мне больше нравился "настольный теннис", когда толкали мячик "усилием" мозга....
  7. Gonoriy 15 января 2015 23:57
    За такими технологиями будущее.И это несомненно.Вопрос только во времени реализации.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гость, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня