Нки что это в компьютере

Обновлено: 06.07.2024

Постепенно в нашу жизнь входит много нового. Развитие техники не стоит на месте, и завтра может быть возможно то, о чем вчера мы не осмеливались мечтать. Нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) делает реальной связь человеческого мозга с техникой, их частичное взаимодействие.

Что такое НКИ?

НКИ – это система обмена информацией между мозгом человека и электронным устройством. Обмен может быть двухсторонним, когда электрические импульсы поступают от устройства в мозг и обратно, или односторонним, когда информацию получает только один объект. Более простым языком, НКИ представляет собой то, что называется «управление силой мысли». Очень важное открытие, которое уже сейчас широко используется во многих сферах жизни.

Как работает НКИ?

Вам будет интересно: Крейсер "Паллада": основные характеристики, вооружение, боевой путь

Нейроны мозга передают друг другу информацию с помощью электрических импульсов. Это очень сложная и запутанная сеть, которую ученые пока не могут проанализировать до конца. Но с помощью НКИ стало возможным считывать часть информации импульсов мозга и передавать ее на электронные устройства. Они, в свою очередь, могут преобразовывать импульсы в действие.

Вам будет интересно: Красный террор в Крыму в 1920 - 1921 годах. История Крыма

сеть нейронов

История изучения НКИ

Примечательно, что основой для развития НК-интерфейса стали труды русского ученого И. П. Павлова об условных рефлексах. Также немаловажную роль в изучении НКИ сыграла его же работа по теме регулирующей роли коры головного мозга. Исследования И. П. Павлова проходили в начале двадцатого века в Институте экспериментальной медицины в Санкт-Петербурге. Позднее идеи Павлова в направлении НК-интерфейса развили советский физиолог П. К. Анохин и советский и российский нейрофизиолог Н. П. Бехтерева. Глобальные исследования НКИ начались только в 1970-х годах в США. Эксперименты проводили на обезьянах, крысах и других животных. В ходе исследований ученые, работающие с подопытными обезьянами, выяснили, что за движения их конечностей отвечают определенные зоны мозга. С момента этого открытия последующая судьба НКИ была решена.

Электроэнцефалография (ЭЭГ)

Электроэнцефалография представляет собой способ считывания электронных импульсов мозга посредством неинвазивного прикрепления электродов к голове человека. Неинвазивный метод – это такой метод, при котором электроды крепятся на голову человека или животного, без непосредственного введения в кору мозга. Метод ЭЭГ появился сравнительно давно и внес большой вклад в развитие нейрокомпьютерного интерфейса. Метод ЭЭГ используется по сей день, потому что он недорогой и действенный.

Вам будет интересно: Сражение при Цорндорфе - один из ключевых этапов Семилетней войны

эксперимент с электродами

Этапы НКИ

Информация, исходящая из человеческого мозга, обрабатывается электронным устройством в четыре этапа:

Первый этап

При первом этапе электроды либо вводятся непосредственно в кору головного мозга (инвазивный метод), либо крепятся на поверхность головы (неинвазивный метод). Начинается процесс считывания информации клеток головного мозга. Электроды собирают данные отдельных систем нейронов, отвечающих за различные действия.

Предварительная обработка

На втором этапе интерфейса «мозг – компьютер» происходит предварительная обработка полученных сигналов. Устройство извлекает характеристики сигналов, чтобы упростить сложный состав данных, отсеять лишнюю информацию и шум, мешающие четко выделить сигналы мозга.

Третий этап

На третьем этапе НК-интерфейса информация интерпретируется из электрических импульсов в цифровой код. Он обозначает действие, сигнал к которому дал мозг. Затем полученные коды классифицируются.

Вывод данных

Вывод информации происходит на четвертом этапе. Оцифрованные данные выводятся на соединенное с мозгом устройство, которое выполняет мысленно заданную команду.

нейроны мозга

Нейропротезирование

Одна из главных сфер внедрения мозгового интерфейса – медицина. Нейронные протезы призваны восстановить связь между мозгом человека и действием его органов, заменить поврежденные болезнью или травмой органы с последующим восстановлением функций здорового тела. Особенно хорошо НКИ может помочь людям с параличом или потерей конечностей. В использовании нейронных протезов используется принцип работы нейрокомпьютерного интерфейса. Если говорить очень упрощенно, человеку устанавливают протезы рук или ног, электронные имплантаты от которых ведут к области мозга, отвечающей за движение данной конечности. Нейропротезирование прошло многие тестирования, но сложность его массового использования заключается в том, что НКИ не может полностью прочитать сигналы мозга, а управление протезами в обычной жизни вне лаборатории вызывает сложности. Несколько лет назад в России хотели наладить производство нейропротезов, но до сих пор это не осуществлено.

Слуховые протезы

Вам будет интересно: Аргентина: история страны, характеристика, население, экономика

Если протезы конечностей еще не появились на массовом рынке, то кохлеарный имплантат (протез, помогающий восстановить слух) используют довольно давно. Чтобы его получить, пациент должен иметь выраженную степень сенсоневральной тугоухости (то есть такой потери слуха, при которой нарушена способность слухового аппарата принимать и анализировать звуки). К помощи восстановления слуха посредством кохлеарного имплантата прибегают тогда, когда обычный слуховой аппарат не дает ожидаемых результатов. Имплантат вживляется в аппарат уха и прилегающую к нему часть головы в результате хирургической операции. Как и любой другой нейрокомпьютерный интерфейс, кохлеарный имплантат должен полностью подойти владельцу. Чтобы научиться им пользоваться и начать воспринимать имплантат как новое ухо, пациенту нужно пройти долгий курс реабилитации.

кохлеарный имплантат

Будущее НКИ

В последнее время можно везде услышать и прочитать об искусственном интеллекте. Это означает, что мечта многих людей сбывается – скоро наш мозг войдет в симбиоз с техникой. Несомненно, это будет новая эра развития человечества. Новый уровень знаний и возможностей. Благодаря интерфейсу мозг-компьютер, во многих областях науки появится большое количество новых и важных открытий. Помимо использования в медицинских целях, НКИ уже может соединять пользователя с устройствами виртуальной реальности. Такими, как виртуальная компьютерная мышь, клавиатура, герои в играх виртуальной реальности и т. д.

Управление без рук

Главной задачей нейрокомпьютерного интерфейса является поиск возможности управления техникой без помощи мышц. Открытия в этой области дадут людям с параличом конечностей больше возможностей в передвижении, управлении транспортом и гаджетами. Уже сейчас НКИ без проблем объединяет мозг человека и компьютерный искусственный интеллект. Это стало возможно благодаря глубокому изучению принципов работы человеческого мозга. Именно на их основе составляются программы, на которых работают НКИ и искусственный интеллект.

НКИ в робототехнике

Так как ученые выяснили, что за движение мышц ответственны определенные зоны мозга, у них сразу возникла мысль о том, что человеческий мозг может управлять не только своим телом, но и контролировать человекоподобную машину. Сейчас создается много различных роботизированных машин. В том числе и гуманоидов. Робототехники стремятся в своих человекоподобных работах повторить поведение живых людей. Но пока программирование и искусственный интеллект справляются с данной задачей немного хуже, чем НКИ. С помощью НК-интерфейса можно управлять роботизированными конечностями на расстоянии. Например, в таких местах, куда доступ человека невозможен. Или на работах, которые требуют ювелирной точности.

робот - рука

НКИ при параличах

Несомненно, самым востребованным является нейрокомпьютерный интерфейс в медицине. Управление протезами рук, ног, контроль инвалидной коляски с помощью мысли, управление информацией в смартфонах, компьютерах без рук и т. д. Если эти нововведения станут повсеместными, повысится уровень жизни людей, в настоящее время ограниченных в возможностях передвижения. Мозг сразу будет передавать команды в устройства, минуя тело, что поможет человеку с инвалидностью лучше адаптироваться в среде. Но при попытках нейропротезирования специалисты сталкиваются с некоторыми проблемами, которым не могут найти решения по сегодняшний день.

Плюсы и минусы нейрокомпьютерного интерфейса

Несмотря на то что плюсов у использования НК-интерфейса много, минусы в его применении тоже есть. Плюсом в развитии НКИ в медицине является тот факт, что головной мозг человека (в особенности его кора) очень хорошо адаптируется к изменениям, благодаря чему возможности НК-интерфейса практически безграничны. Вопрос стоит только за развитием и открытием новых технологий. Но тут возникают некоторые проблемы.

Несовместимость тканей организма с устройствами

Во-первых, если вводить имплантаты инвазивным способом (внутрь тканей), очень сложно добиться их полной совместимости с тканями пациента. Те материалы и волокна, которые должны полностью вживиться в органическую ткань, только создаются.

мозг - компьютер

Несовершенство техники по сравнению с мозгом

Во-вторых, электроды все же устроены намного проще, чем нейроны мозга. Они пока не способны передавать и принимать всю ту информацию, с которой нервные клетки мозга справляются с легкостью. Поэтому движение конечностей здорового человека происходит намного быстрее и точнее, чем движение нейропротезов, а здоровое ухо воспринимает звуки четче и правильнее, чем ухо с кохлеарным имплантатом. Если наш мозг знает, какую информацию отсеивать, а какую считать за главную, то в устройствах с искусственным интеллектом это делают написанные человеком алгоритмы. Пока они не могут повторить сложные алгоритмы человеческого мозга.

Большое количество переменных, нуждающихся в контроле

Некоторые научные институты планируют в скором будущем создать не отдельный нейропротез ноги или руки, а целый экзоскелет для людей с церебральным параличом. При такой форме протеза экзоскелет должен получать информацию не только из головного мозга, но и со спинного. С таким устройством, подключенным ко всем важным нервным окончаниям тела, человека можно будет назвать настоящим киборгом. Ношение экзоскелета позволит полностью парализованному человеку вновь обрести способность двигаться. Но проблема в том, что реализация движения – не все, что требуется от НКИ. Экзоскелет должен учитывать также равновесие, координацию движений, ориентацию в пространстве. Пока задача одновременно осуществить все эти команды трудновыполнима.

экзоскелет для человека

Страх людей перед новым

Неинвазивный метод установки имплантатов эффективен в лабораторных условиях, но в обычной жизни этот способ вряд ли сможет оправдать возложенные на него надежды. Контакт при таком соединении слабый, используют его в основном для считывания сигналов. Поэтому в медицине и в нейропротезировании, как правило, пользуются хирургическим методом введения электродов в организм. Но мало кто согласится объединять свое тело и неведомую технику. Наслышанные о терминаторах и киборгах из голливудских фильмов, люди боятся прогресса и нововведений, тем более когда они касаются человека непосредственно.

Нейро-компьютерный интерфейс (НКИ) (называемый также прямой нейронный интерфейс, мозговой интерфейс, интерфейс «мозг — компьютер») – устройство или принцип работы, предназначенный для обеспечения односторонней или двухсторонней связи между мозгом и электронным устройством.

Другими словами, НКИ — это некоторый механизм, позволяющий управлять техникой с помощью " силы мысли". Исследования этой области начались в 1970-х годах в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). В середине 1990-х были разработаны устройства, которые позволили восстановить поврежденные функции слуха, зрения, а также утраченные двигательные навыки.

Одной из главных причин, по которой НКИ станет катализатором научно-технического прогресса, является широкая область применимости данной технологии.

Одно из самых перспективных направлений развития НКИ является медицина. НКИ позволит создавать протезы с высокой отзывчивостью, манипулировать подобного рода протезами можно будет наравне с здоровыми органами. Вопросами создания и имплантирования различных искусственных устройств для восстановления нарушений функций нервной системы и сенсорных органов занимается область неврологии – нейропротезирование. Самым распространенным нейропротезом является кохлеарный имплантат, который используется для компенсирования потери слуха некоторым пациентам с выраженной или тяжёлой степенью нейросенсорной (сенсоневральной) тугоухости.

Однако медицинские НКИ могут найти применение не только в медицине. На основе технологий нейропротезирования в последствии возможно создание систем управления гуманоидными роботами. Так, например, в 2000-ом году, исследовательской группе Мигеля Николесиса удалось воспроизвести движение передних конечностей обезьяны. Система работала в реальном времени и использовалась для управления роботом по средствам интернет соединения. На практике подобного рода роботы могут быть использованы при высокоточных работах, в местах, где прибывание человека невозможно. Так же, как и в случае с нейропротезами, НКИ позволит обеспечить более высокую точность и отзывчивость, что в значительной степени повысит эффективность работы оператора.

Развитие НКИ в сторону распознания мыслительных образов должно дать мощный толчек в развитии областей, связанных с моделированием и проектированием. НКИ позволит в значительной степени ускорить и упростить процесс создания моделей и чертежей. Ощутимый прогресс в данном направлении имеет группа NeuroG; группа занимается созданием алгоритмов для распознания зрительных образов, а 25 апреля 2011 года состоялась первая публичная демонстрация работы устройства по распознанию мыслительных образов. К сожалению, на тот момент, устройство распознавало только 4 изображения.

Следующий способ практического применения НКИ трудно отнести к какой либо конкретной области. Речь идет о хранении и передачи знаний и опыта. Развитие НКИ в данном направлении позволит сократить длительность обучения, а также позволит создавать продвинутые базы знаний, которые будут включать в себя опыт и знания других специалистов в данной предметной области. Сама возможность использования НКИ для передачи опыта была подтверждена Мигелем Николелисом и Михаилом Лебедевым с коллегами из отдела нейробиологи университета Дьюка (США). Ими была опубликована научная работа с описанием первого в мире интерфейса для передачи сигналов из мозга в мозг через интернет. В процессе эксперимента первая крыса (кодер) в университете Дюка осуществляла сенсомоторные задачи, требующие выбора из двух вариантов с использованием тактильных или визуальных стимулов. В процессе выполнения кодером задачи образцы мозговой активности передавались в соответствующие области мозга второй крысы (декодера) с помощью интракортикальных стимуляций (ICMS). При этом крыса-декодер физически находилась в Бразилии.

Так как работа НКИ связана с непосредственным воздействием на нервную систему человека, наиболее вероятным способом организации двусторонней связи человека с компьютером будет имплантирование модуля способного перехватывать, принимать (при необходимости обрабатывать) и передавать сигналы нервной системы.

Согласно опросу, проведенному в интернете, 72% опрошенных считают, что НКИ окажут положительное влияние на развитие науки-техники и жизни целом, 10% ответили отрицательно, 18% затруднились дать ответ на вопрос, однако на вопрос о согласии на имплантирование модуля, позволяющего использовать НКИ, положительно ответили только 35%, 24% ответили отказом, 32% затруднились дать ответ, 9% предложили свои варианты. В результате беседы с респондентами были выявлены основные причины, по которым люди затруднились ответить или дали отрицательный ответ:


Постепенно в нашу жизнь входит много нового. Развитие техники не стоит на месте, и завтра может быть возможно то, о чем вчера мы не осмеливались мечтать. Нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) делает реальной связь человеческого мозга с техникой, их частичное взаимодействие.

Что такое НКИ?

НКИ – это система обмена информацией между мозгом человека и электронным устройством. Обмен может быть двухсторонним, когда электрические импульсы поступают от устройства в мозг и обратно, или односторонним, когда информацию получает только один объект. Более простым языком, НКИ представляет собой то, что называется «управление силой мысли». Очень важное открытие, которое уже сейчас широко используется во многих сферах жизни.

Как работает НКИ?

Нейроны мозга передают друг другу информацию с помощью электрических импульсов. Это очень сложная и запутанная сеть, которую ученые пока не могут проанализировать до конца. Но с помощью НКИ стало возможным считывать часть информации импульсов мозга и передавать ее на электронные устройства. Они, в свою очередь, могут преобразовывать импульсы в действие.

сеть нейронов

История изучения НКИ

Примечательно, что основой для развития НК-интерфейса стали труды русского ученого И. П. Павлова об условных рефлексах. Также немаловажную роль в изучении НКИ сыграла его же работа по теме регулирующей роли коры головного мозга. Исследования И. П. Павлова проходили в начале двадцатого века в Институте экспериментальной медицины в Санкт-Петербурге. Позднее идеи Павлова в направлении НК-интерфейса развили советский физиолог П. К. Анохин и советский и российский нейрофизиолог Н. П. Бехтерева. Глобальные исследования НКИ начались только в 1970-х годах в США. Эксперименты проводили на обезьянах, крысах и других животных. В ходе исследований ученые, работающие с подопытными обезьянами, выяснили, что за движения их конечностей отвечают определенные зоны мозга. С момента этого открытия последующая судьба НКИ была решена.

Электроэнцефалография (ЭЭГ)

Электроэнцефалография представляет собой способ считывания электронных импульсов мозга посредством неинвазивного прикрепления электродов к голове человека. Неинвазивный метод – это такой метод, при котором электроды крепятся на голову человека или животного, без непосредственного введения в кору мозга. Метод ЭЭГ появился сравнительно давно и внес большой вклад в развитие нейрокомпьютерного интерфейса. Метод ЭЭГ используется по сей день, потому что он недорогой и действенный.

эксперимент с электродами

Этапы НКИ

Информация, исходящая из человеческого мозга, обрабатывается электронным устройством в четыре этапа:

  1. Получение сигнала.
  2. Предварительная обработка.
  3. Интерпретация и классификация данных.
  4. Вывод данных.

Первый этап

При первом этапе электроды либо вводятся непосредственно в кору головного мозга (инвазивный метод), либо крепятся на поверхность головы (неинвазивный метод). Начинается процесс считывания информации клеток головного мозга. Электроды собирают данные отдельных систем нейронов, отвечающих за различные действия.

Предварительная обработка

На втором этапе интерфейса «мозг – компьютер» происходит предварительная обработка полученных сигналов. Устройство извлекает характеристики сигналов, чтобы упростить сложный состав данных, отсеять лишнюю информацию и шум, мешающие четко выделить сигналы мозга.

Третий этап

На третьем этапе НК-интерфейса информация интерпретируется из электрических импульсов в цифровой код. Он обозначает действие, сигнал к которому дал мозг. Затем полученные коды классифицируются.

Вывод данных

Вывод информации происходит на четвертом этапе. Оцифрованные данные выводятся на соединенное с мозгом устройство, которое выполняет мысленно заданную команду.

нейроны мозга

Нейропротезирование

Одна из главных сфер внедрения мозгового интерфейса – медицина. Нейронные протезы призваны восстановить связь между мозгом человека и действием его органов, заменить поврежденные болезнью или травмой органы с последующим восстановлением функций здорового тела. Особенно хорошо НКИ может помочь людям с параличом или потерей конечностей. В использовании нейронных протезов используется принцип работы нейрокомпьютерного интерфейса. Если говорить очень упрощенно, человеку устанавливают протезы рук или ног, электронные имплантаты от которых ведут к области мозга, отвечающей за движение данной конечности. Нейропротезирование прошло многие тестирования, но сложность его массового использования заключается в том, что НКИ не может полностью прочитать сигналы мозга, а управление протезами в обычной жизни вне лаборатории вызывает сложности. Несколько лет назад в России хотели наладить производство нейропротезов, но до сих пор это не осуществлено.

Слуховые протезы

Если протезы конечностей еще не появились на массовом рынке, то кохлеарный имплантат (протез, помогающий восстановить слух) используют довольно давно. Чтобы его получить, пациент должен иметь выраженную степень сенсоневральной тугоухости (то есть такой потери слуха, при которой нарушена способность слухового аппарата принимать и анализировать звуки). К помощи восстановления слуха посредством кохлеарного имплантата прибегают тогда, когда обычный слуховой аппарат не дает ожидаемых результатов. Имплантат вживляется в аппарат уха и прилегающую к нему часть головы в результате хирургической операции. Как и любой другой нейрокомпьютерный интерфейс, кохлеарный имплантат должен полностью подойти владельцу. Чтобы научиться им пользоваться и начать воспринимать имплантат как новое ухо, пациенту нужно пройти долгий курс реабилитации.

кохлеарный имплантат

Будущее НКИ

В последнее время можно везде услышать и прочитать об искусственном интеллекте. Это означает, что мечта многих людей сбывается – скоро наш мозг войдет в симбиоз с техникой. Несомненно, это будет новая эра развития человечества. Новый уровень знаний и возможностей. Благодаря интерфейсу мозг-компьютер, во многих областях науки появится большое количество новых и важных открытий. Помимо использования в медицинских целях, НКИ уже может соединять пользователя с устройствами виртуальной реальности. Такими, как виртуальная компьютерная мышь, клавиатура, герои в играх виртуальной реальности и т. д.

Управление без рук

Главной задачей нейрокомпьютерного интерфейса является поиск возможности управления техникой без помощи мышц. Открытия в этой области дадут людям с параличом конечностей больше возможностей в передвижении, управлении транспортом и гаджетами. Уже сейчас НКИ без проблем объединяет мозг человека и компьютерный искусственный интеллект. Это стало возможно благодаря глубокому изучению принципов работы человеческого мозга. Именно на их основе составляются программы, на которых работают НКИ и искусственный интеллект.

НКИ в робототехнике

Так как ученые выяснили, что за движение мышц ответственны определенные зоны мозга, у них сразу возникла мысль о том, что человеческий мозг может управлять не только своим телом, но и контролировать человекоподобную машину. Сейчас создается много различных роботизированных машин. В том числе и гуманоидов. Робототехники стремятся в своих человекоподобных работах повторить поведение живых людей. Но пока программирование и искусственный интеллект справляются с данной задачей немного хуже, чем НКИ. С помощью НК-интерфейса можно управлять роботизированными конечностями на расстоянии. Например, в таких местах, куда доступ человека невозможен. Или на работах, которые требуют ювелирной точности.

робот - рука

НКИ при параличах

Несомненно, самым востребованным является нейрокомпьютерный интерфейс в медицине. Управление протезами рук, ног, контроль инвалидной коляски с помощью мысли, управление информацией в смартфонах, компьютерах без рук и т. д. Если эти нововведения станут повсеместными, повысится уровень жизни людей, в настоящее время ограниченных в возможностях передвижения. Мозг сразу будет передавать команды в устройства, минуя тело, что поможет человеку с инвалидностью лучше адаптироваться в среде. Но при попытках нейропротезирования специалисты сталкиваются с некоторыми проблемами, которым не могут найти решения по сегодняшний день.

Плюсы и минусы нейрокомпьютерного интерфейса

Несмотря на то что плюсов у использования НК-интерфейса много, минусы в его применении тоже есть. Плюсом в развитии НКИ в медицине является тот факт, что головной мозг человека (в особенности его кора) очень хорошо адаптируется к изменениям, благодаря чему возможности НК-интерфейса практически безграничны. Вопрос стоит только за развитием и открытием новых технологий. Но тут возникают некоторые проблемы.

Несовместимость тканей организма с устройствами

Во-первых, если вводить имплантаты инвазивным способом (внутрь тканей), очень сложно добиться их полной совместимости с тканями пациента. Те материалы и волокна, которые должны полностью вживиться в органическую ткань, только создаются.

мозг - компьютер

Несовершенство техники по сравнению с мозгом

Во-вторых, электроды все же устроены намного проще, чем нейроны мозга. Они пока не способны передавать и принимать всю ту информацию, с которой нервные клетки мозга справляются с легкостью. Поэтому движение конечностей здорового человека происходит намного быстрее и точнее, чем движение нейропротезов, а здоровое ухо воспринимает звуки четче и правильнее, чем ухо с кохлеарным имплантатом. Если наш мозг знает, какую информацию отсеивать, а какую считать за главную, то в устройствах с искусственным интеллектом это делают написанные человеком алгоритмы. Пока они не могут повторить сложные алгоритмы человеческого мозга.

Большое количество переменных, нуждающихся в контроле

Некоторые научные институты планируют в скором будущем создать не отдельный нейропротез ноги или руки, а целый экзоскелет для людей с церебральным параличом. При такой форме протеза экзоскелет должен получать информацию не только из головного мозга, но и со спинного. С таким устройством, подключенным ко всем важным нервным окончаниям тела, человека можно будет назвать настоящим киборгом. Ношение экзоскелета позволит полностью парализованному человеку вновь обрести способность двигаться. Но проблема в том, что реализация движения – не все, что требуется от НКИ. Экзоскелет должен учитывать также равновесие, координацию движений, ориентацию в пространстве. Пока задача одновременно осуществить все эти команды трудновыполнима.

экзоскелет для человека

Страх людей перед новым

Неинвазивный метод установки имплантатов эффективен в лабораторных условиях, но в обычной жизни этот способ вряд ли сможет оправдать возложенные на него надежды. Контакт при таком соединении слабый, используют его в основном для считывания сигналов. Поэтому в медицине и в нейропротезировании, как правило, пользуются хирургическим методом введения электродов в организм. Но мало кто согласится объединять свое тело и неведомую технику. Наслышанные о терминаторах и киборгах из голливудских фильмов, люди боятся прогресса и нововведений, тем более когда они касаются человека непосредственно.

Будущее уже близко: нейрокомпьютерные интерфейсы в играх

Наверняка многие смотрели фильм «Матрица» и думали о том, что было бы круто и в реальной жизни иметь возможность погрузиться в виртуальный мир, сидя в удобном кресле у себя дома.

Оказывается, про такие вещи размышляют не только любители научной фантастики, но еще и такие серьезные ребята, как Илон Маск, Марк Цукерберг и Гейб Ньюэлл. Именно они начали предпринимать попытки подключить наш мозг к компьютеру. Сейчас разберемся, что же у них получилось на данный момент.

Играй в игры силой мысли

Будущее уже близко: нейрокомпьютерные интерфейсы в играх

Начнем с определения нейрокомпьютерного интерфейса (НКИ) или как его еще называют интерфейс «мозг-компьютер». Это специальный прибор, который дает возможность обмениваться информацией между вашим мозгом и компьютером. Впервые концепция такого прибора была описана еще в 1960 году Джозефом Ликлайдером, научная работа называлась «Симбиоз человека и компьютера». В те годы подобные теории были из рода фантастика, и до начала 2000-х никто не предпринимал попыток сделать что-то подобное.

На Tokyo Game Show в 2008 году компания NeuroSky впервые представила настольную игру, которая якобы управлялась силой мысли. К сожалению, до конца понять, работал ли их нейрокомпьютерный интерфейс или нет, сегодня невозможно. Многие решили, что игра просто создавала иллюзию контроля, а модный шлем в комплекте был не более чем стильной игрушкой.

В этом направлении было несколько наработок даже со стороны известной в игровой индустрии компании Square Enix, но они так и не увидели свет. Казалось бы, на интерфейсы такого рода все забили, но вот, 18 марта 2020 года основатель Valve – Гейб Ньюэлл дает интервью перед выходом Half-Life: Alyx и заявляет, что они активно ведут работу над нейрокомпьютерными интерфейсами, а игроки ближе к «Матрице» в реальной жизни, чем они думают.

Что уже удалось сделать Valve?

Будущее уже близко: нейрокомпьютерные интерфейсы в играх

Интервью Гейба было интересным, но про НКИ, он не рассказал никаких подробностей. При этом никто даже не заметил, что в 2019 году на Game Developers Conference по данной теме высказывался доктор Майк Эмбиндер, который работает в Valve психологом. Именно он и пролил свет на разработки компании.

Гейб Ньюэлл разложил как батя про все: про Artifact, Epic Games, Half-Life и Steam
Гейб Ньюэлл перед запуском Alyx выдал серию если не откровенных, то достаточно жестких интервью, затронув почти все темы, волнующие пользователей.

Valve пока не может создать полноценный прототип «Матрицы» в том виде, в котором она была представлена в фильме. То есть на данный момент у компании нет технологий, которые подключат ваш мозг к виртуальному миру напрямую, в этом направлении только начали вести теоретические исследования. Вместо этого, компания уже активно перешла к практическому применению специального шлема для электроэнцефалографии.

У такого решения есть заметные минусы в виде низкой пропускной способности и шумов во время использования. Например, Эмбиндер утверждает, что они протестировали прототип на World of Warcraft, и пропускная способность была всего 100 бит/минуту. Если что, это катастрофически мало – чтобы исследовать Азерот силой мысли придется потратить на это всю свою жизнь, а потом еще и детей напрячь, конечно, если во время такой продолжительной игровой сессии вы найдете время их сделать.

Такие проблемы с применением шлема для электроэнцефалографии вызваны тем, что сигналу приходится преодолевать кожу и кости, только после этого он попадает в мозг. Естественно, если бы можно было просто чипировать геймеров, то подобные интерфейсы можно было запускать в производство хоть завтра, но это из рода фантастики. Тем не менее сотрудник Valve утверждает, что текущие наработки можно усовершенствовать.

Уже сегодня шлем для электроэнцефалографии может:

  • Считывать самые частые движения игрока во время прохождения видеоигры и интенсивность реагирования на определенные события;
  • Понять, насколько человек сконцентрирован во время игровой сессии;
  • Предоставить информации о том, насколько геймер напряжен или расслаблен, когда проходит конкретные участки игры;
  • Определить, заскучал пользователь или максимально вовлечен в игровой процесс.

Этого уже довольно много, но исследования продолжаются, так что даже такой примитивный шлем в скором времени сможет получить из мозга куда больше информации.

С чего начнется погружение в Матрицу?

Будущее уже близко: нейрокомпьютерные интерфейсы в играх

Любые НКИ, которые существуют сегодня, используются лишь для получения обратной связи от игрока. Чтобы они стали доступны обычному геймеру, пройдут годы и, что самое важное, несколько этапов развития таких приборов.

Специалисты, которые ведут разработку в направлении интерфейсов «мозг-компьютер» уверены, что изначально шлемы будут использовать тестировщики игр.

Сегодня разработчики получают от них информацию с помощью обычных опросов, причем после того, как тестируемая игра пройдена и какие-то ее фрагменты человек уже забыл. С помощью НКИ тестеры смогут собственными эмоциями анализировать проекты, что в последствии поможет сделать их лучше. Только после этого НКИ перейдет на второй этап, на котором доступ к данным из мозга геймера получит игра.

На основе этой информации создатели видеоигр начнут динамически менять сложность. Например, если вы пришли после тяжелого рабочего дня и сели поиграть, то в игре вас будут ждать менее сложные битвы, а если вы сегодня полны энергии и готовы к разрушению, то ожидайте схватку с серьезным боссом, которая отнимет кучу времени. Также на эмоции игрока будут реагировать NPC и их поведение в каждой игровой сессии станет уникальным. Только после этого этапа вы сможете выкинуть на свалку свои мышки, клавиатуры, геймпады и VR-шлемы.

Давайте только не в мозг!

Шлем – это, конечно, хорошо, но, согласитесь, не очень удобно. Так подумали и ребята из Facebook, которые в конце 2019 года выкупили компанию CTRL-labs, а она как раз занимается разработкой НКИ на основе браслета для электромиографии.

Дело в том, что наши мышцы во время своей активности генерируют более сильные сигналы, чем мозг. Таким образом, браслет на ходу может обучаться движениям, а затем реагировать от одной лишь мысли о них.

Владелец CTRL-labs утверждает, что уже сейчас их НКИ обучается в среднем за 90 секунд на примере различных мини-игр. Сразу пользователь нажимает кнопку, затем начинает имитировать нажатие с помощью мышц, пока движение не станет рефлекторным. Далее из этой цепочки исключаются мышцы, и геймеру достаточно подумать о движении, чтобы в игре что-то произошло.

Естественно, в будущем игры будут делаться таким образом, что вам не придется сразу записывать на браслет движение, а потом применять его силой мысли. Все будет гораздо проще – одел браслет и сразу начал раздавать команды виртуальному герою, подумав о каких-то действиях.

Сотрудники компании утверждают, что такой подход проще реализовать и он более безопасен для здорового человека. Шлем и импланты, безусловно, подойдут парализованным людям или тем, у кого есть различного рода проблемы с мышцами и опорно-двигательным аппаратом, но нет никакого смысла предлагать те же технологии здоровым, когда у них есть активно работающие мышцы, и для управления игрой достаточно будет одного браслета.

Будущее уже близко

Будущее уже близко: нейрокомпьютерные интерфейсы в играх

Майк Эмбиндер из Valve уверен, что после того, как НКИ поступят в массовое производство, не за горами тот момент, когда начнутся разработки полноценных имплантов, которые начнут вживлять в мозг. Причем в будущем это будет такой же обыденной штукой как операция по лазерной коррекции глаза. Сегодня создать для человечества что-то подобное хочет Илон Маск со своей компанией Neuralink. Имплант под названием N1 уже на финальной стадии разработки, первое тестирование на человеке хотят осуществить в этом году.

N1 разрабатывается в первую очередь для помощи парализованным людям. Сотрудники Neuralink хотят облегчить их жизнь с помощью таких имплантов или хотя бы позволить им проводить время в виртуальном мире, где они могут гулять, заниматься спортом и делать все, чего душа пожелает.

Сам Илон Маск заявляет, что вышеописанные возможности N1 – это только первый этап. Маск хочет создать интерфейс, который сделает возможным полноценный симбиоз человека с компьютером, но несмотря на свои «космические» амбиции, он прекрасно понимает, что пока это все из рода фантастики.

Неутешительные прогнозы

Будущее уже близко: нейрокомпьютерные интерфейсы в играх

В своем интервью Гэйб Ньюэлл поделился неутешительными прогнозами касательно НКИ от Valve. Он уверен, что в будущем эта технология будет активно использоваться в индустрии развлечений, но когда это произойдет, непонятно. К тому же он уверен, что уйдут годы только на то, чтобы правильно преподнести технологию людям. Если делать это сегодня, то это то же самое, что объяснять своей старенькой бабуле, что такое VR-шлем и зачем ты потратил кучу денег на эти новомодные очки, в которых даже на улицу выйти невозможно. Точно также про НКИ в играх молчит и Илон Маск, который пока позиционирует чип N1 как интерфейс исключительно для медицинских целей.

Единственным, кто хоть что-то говорит о сроках, и эта информация кажется реальной, стал глава CTRL-labs. Он утверждает, что их браслет точно не появится на рынке до 2024 года, так что еще минимум 4 года про билет в «Матрицу» можно забыть.

Несмотря на то что нейрокомпьютерные интерфейсы сейчас кажутся фантастикой, огромным корпорациям все же удалось надеть на нас VR-шлемы, про которые говорили то же самое. Мир не стоит на месте и постоянно развивается, поэтому и подобного рода контроллеры для видеоигр уже скоро станут обыденным для нас с вами делом.

А что вы думаете по поводу НКИ? И стоит ли вообще менять проверенные годами геймпады и клаво-мыши на подобные штуки?

Другими словами, НКИ — это некоторый механизм, позволяющий управлять техникой с помощью " силы мысли". Исследования этой области начались в 1970-х годах в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). В середине 1990-х были разработаны устройства, которые позволили восстановить поврежденные функции слуха, зрения, а также утраченные двигательные навыки.


Пример управления с помощью однонаправленного нейро-компьютерного интерфейса

Содержание

История [ ]

Еще в 1929 году немецкому врачу-нейрофизиологу Хансу Бергеру впервые удалось снять показания электроэнцефалографа и подтвердить гипотезу о том, что действия человека всегда связаны с повышением активности отдельных зон коры головного мозга. С тех пор многие исследователи неоднократно хотели научиться "читать мысли", пытаясь расшифровать электроэнцефалограмму. Но мешали технические причины: недостаточное пространственное

Человек управляет чужой рукой человека посредством специальной технологии (5:00)

разрешение электроэнцефалографов (то есть не удавалось в подробностях получить картину распределения потенциалов), а также отсутствие возможности хранить и обрабатывать в режиме реального времени огромные массивы данных.

Последнее десятилетие прошлого века прошло под знаком стремительного развития информационных технологий, давших в распоряжение ученых высокоскоростные ЭВМ с большой памятью. Прогресс в области цифровой обработки сигналов и статистического анализа, а также новые теоретические знания о нейронных сетях открыли перед научными коллективами перспективу практической реализации различного рода нейро-компьютерных интерфейсов (НКИ).

В большинстве предлагаемых систем для управления используются электромагнитные сигналы, поступающие от мышц, двигающих глазное яблоко, и мимических мышц. Такой интерфейс показал высокую эффективность, но его нельзя в полной мере назвать нейро-компьютерным. Более того, для пациентов, полностью утративших двигательные функции, его применимость сильно ограничена.

Первые эксперименты с НКИ начали проводить в Уодсфорд-центре Нью-Йоркского университета в Олбани. Руководитель центра Джон Волпов определил нейро-компьютерный интерфейс как систему для управления исполнительным устройством (компьютером, инвалидной коляской или электромеханическим протезом) посредством мысленного усилия, которое не зависит от периферийных нервов и мышц, представляющих собой обычные каналы передачи информации от головного мозга.

Возможности [ ]

Читайте также: