Люди и киборги

А что будет дальше, когда искусственные органы станут намного эффективнее и надежнее данных нам от рождения, а обычные люди в сравнении с киборгами станут «людьми с ограниченными возможностями»?

Кто такие киборги

Еще недавно слово «киборг» встречалось в основном в фантастических романах и фильмах. Мало кто об этом вспомнит, но в советских видеосалонах конца 1980-х название фильма «Терминатор» переводили зловещим словосочетанием «Киборг-убийца». С тех пор подозрительное отношение к киборгам в народе не сильно изменилось, — а между тем, настоящих киборгов уже можно встретить на улице, разве только чувствуют они себя чаще всего вовсе не киборгами, а людьми, которых вернули из мира инвалидов в мир обычных людей.

Киборг — это живой организм, приобретший новые способности благодаря встроенной в него электронике, гибрид биологии с технологиями. Этот термин впервые прозвучал на американском симпозиуме «Психофизиологические аспекты космических полетов» в 1960-м году — так назвали технологически усовершенствованного человека, способного выживать во внеземных условиях и управлять своим организмом с помощью технологий.

Организм может быть любым — так, созданный американским студентом стартап Backyard Brains еще 10 лет назад торговал живыми тараканами-киборгами, движениями которых можно было управлять со смартфона. Но мы сосредоточимся на киборгах-людях.

А вот о том, какие технологии могут сделать из нас киборгов, единого мнения нет. Некоторые эксперты полагают, что мы уже киборги. Ведь мы делегировали смартфону существенную часть нашей памяти и мыслительных функций.

Он обеспечил нам, если так можно выразиться, доступ к «кремниевому экзокортексу», то есть к внешней, искусственной коре головного мозга. Смартфон за нас считает, переводит, ищет информацию, ориентируется на местности и делает еще массу других дел, разгружая наш «внутренний мозг». И так ли важно, что это устройство лежит в кармане, а не встроено в череп? Все равно ведь в нашу жизнь он встроен так прочно, что без него уже никуда.

Другие эксперты готовы называть киборгами только тех людей, у которых электроника вшита непосредственно в организм. Если довериться их мнению, то первый киборг появился даже раньше, чем возникло само это слово. Искусственный кардиостимулятор, электрический прибор, помогающий сердцу биться с нужной частотой, был впервые имплантирован пациенту еще в 1958 году. Сейчас это рутинная операция, ежегодно спасающая многие тысячи жизней. Электрокардиостимуляторы имплантируют пациентам под кожу, в жировую ткань грудной клетки, а зонд-электрод от такого стимулятора проходит по венозному катетеру прямо в полость сердца. Кстати, этими стимуляторами врачи могут управлять дистанционно — представляете, как страшно? Какие возможности открываются для злодейств! Но люди, которым эта операция спасла жизнь, почему-то так не считают.

Третья группа экспертов считает, что киборгами стоит называть только людей, способных управлять своими искусственными органами, получая обратную связь от них, то есть ощущая их состояние или движения. Первые такие люди тоже уже появились, совсем недавно. Вообще, большая часть необыкновенных возможностей от киборгизации появилась недавно благодаря развитию нового класса технологий — интерфейсов, подключающих мозг к компьютеру.

Как соединить мозг с компьютером

Нейроинтерфейс — это технология, связывающая мозг человека с компьютером, или с любым другим умным устройством — например, с кибернетическим протезом руки, или с экзоскелетом, или даже с автомобилем. В англоязычных странах ее называют brain computer interface, или BCI. Большая часть современных нейроинтерфейсов основаны на анализе электрической активности мозга — электроэнцефалограммы. Для этого не нужно ничего имплантировать — достаточно надеть шапочку с электродами, считывающими электрическую активность мозга прямо с поверхности головы. Или модно выглядящий обруч, или что-то вроде наушников.

Такие нейроинтерфейсы появились в 1990-е, после того как ученые заметили, что, когда человек думает о каком-либо движении или объекте, в электрической активности мозга появляются устойчивые специфические паттерны (узоры), которые можно использовать как команду.

Как это работает?

Например, чтобы управляемый силой мысли дрон двинулся вперед, нейропилоту надо сконцентрироваться, чтобы назад — расслабиться, рассеять внимание, а чтобы дрон остановился — сосредоточить мысленный взор в центре головы (это реальные команды, — автор статьи видел, как им обучали учеников тюменской физматшколы в кружке нейропилотирования). После серии тренировок нейроинтерфейс обучается вылавливать в электроэнцефалограмме паттерны нужных типов, — и дальше расшифровывает их как команды и передает на исполнительное устройство. Так можно управлять, например, креслом-каталкой для инвалидов, разработанным компанией Toyota.

Но такие интерфейсы не очень эффективны — получать информацию о работе мозга, регистрируя электрическую активность на поверхности головы, это примерно то же, что судить о состоянии машины по шуму двигателя — метод не очень точный и не очень быстрый. К тому же так можно передать информацию только в одну сторону — от мозга к устройству, которым он управляет, но не наоборот. А ведь чтобы, например, искусственные руки смогли чувствовать, они должны передавать обратно в мозг сигналы о своем положении и прикосновениях к предметам.

Чтобы войти в более тесный контакт с мозгом человека, применяют другой подход — инвазивный, когда в черепе сверлят небольшие дырочки и накладывают на поверхность мозга кружево из электродов или даже вводят датчики внутрь. Такие интерфейсы разрабатывает, например, принадлежащая Илону Маску компания Neuralink. Маск хочет создать универсальный нейроинтерфейс, который бы соединял человеческий мозг с компьютером по беспроводной связи.

В идеале имплант планируется вводить в организм через инъекцию в шейную артерию, откуда он будет сам добираться до мозга. Но пока его встраивают в голову подопытных животных путем хирургического вмешательства.

В апреле 2021 года Neuralink выпустила видео с макакой, которая ловко играет в компьютерный пинг-понг, управляя курсором… силой мысли. Видео сразу набрало миллионы просмотров. Самое поразительное в нем — то, что это не фокус, а результат работы нейроинтерфейса! Макаке встроили в голову имплант, состоящий из тысяч электродов, каждый из которых в несколько раз тоньше волоса, и небольшого устройства, передающего информацию с них или на них. Электроды были подсоединены к двигательной коре мозга специальным роботом-нейрохирургом.

Если верить Маску и другим энтузиастам, уже скоро благодаря подобным устройствам мы будем управлять любой техникой телепатически, силой мысли. Но инвазивные нейроинтерфейсы уже сейчас помогают людям.

Что видит искусственный глаз

Создания инвазивных нейроинтерфейсов потребовала медицина. Благодаря им кибернетические технологии постепенно становятся способны заменять глаза, уши и другие органы чувств. Еще в 1977 году в Вене слуховой нерв впервые соединили с микрофоном электродами — и появилась кохлеарная имплантация, наполнившая мир звуками для людей с глухотой. Самым распространенным в мире кибернетическим органом сегодня являются импланты для восстановления слуха — ими пользуются более 300 000 человек. Так что киборгов вокруг уже сотни тысяч.

Кохлеарный имплантат состоит из внешней части, которую надевают на ухо, и внутренней, имплантируемой части. Снаружи находятся микрофон, микропроцессор для преобразования звука в электрические импульсы и передатчик, транслирующий эти импульсы в виде радиоволн на приемник. А во внутреннее ухо имплантируется приемник, улавливающий импульсы от передатчика. Приемник передает их на электроды, свернутые в тончайшую гибкую спиралеобразную трубочку, повторяющую форму улитки. Эти электроды подсоединяются к слуховому нерву, который собирает их слабые электрические сигналы и передает в мозг. И мозг распознает сигналы с микрофона как звуки!

Во многих лабораториях мира создают зрительные протезы, способные сделать слепых зрячими. Например, в Университете Южной Калифорнии разработали интерфейс, который передает электрический сигнал от миниатюрной камеры в мозг через электроды на зрительном нерве. Протез назвали Аргус, в честь легендарного многоглазого великана. Благодаря Аргусу «прозрели» уже несколько сотен слепых, в их числе есть и россияне.

Как это работает

Григорию Ульянову 59 лет, он живет в Челябинске. Он потерял зрение 20 лет назад из-за редкого генетического заболевания сетчатки, а в 2017 году стал первым российским пациентом, которому вживили глазной имплант Аргус II, – и он снова видит мир, пускай и не таким, как мы. Внешне его протез напоминает очки виртуальной реальности. В очках Григория стоит камера, а на сетчатке его глаза расположен имплант — сетка из электродов. Камера фиксирует изображение и по беспроводной связи передает информацию на имплант. Имплант через электроды доводит сигнал до зрительного нерва, а оттуда – в зрительную кору мозга. В результате Григорий видит картинку, по которой может ориентироваться.

Есть надежда, что массовое излечение слепых и глухих начнется уже в ближайшие годы.

А через несколько десятилетий вживленная электроника сможет стать чувствительнее, чем живые органы, и киборги смогут получить «нос как у собаки, а глаз как у орла». Мы видим только в узком диапазоне электромагнитных волн, а зрительный протез теоретически способен передавать в мозг картинку и в инфракрасном диапазоне, как прибор ночного видения, да хоть в рентгеновском, чтобы видеть предметы насквозь. Пока ученые ведут такие эксперименты с крысами: благодаря специальным электродам в голове они научились видеть инфракрасные лучи. Кибернетические органы чувств способны дать человеку и совершенно новые способы ощущений. Например, магнитное чувство, как у летучих мышей и птиц, или эхолокацию.

В 2013 году в Британии художник Нил Харбиссон по решению суда получил разрешение сфотографироваться на паспорт с антенной, которая позволяет ему «слышать» цвета. С детства Нил страдал от полного цветового дальтонизма. Он был заперт в сером мире, пока не имплантировал в свой череп антенну с камерой, которая преобразует цвета в звуки. Нил говорит, что теперь радуга для него — целая песня! Благодаря чудаковатой антенне мозг Нила постепенно выработал области, специализирующиеся на восприятии цвета, а Нил впервые увидел цветной сон. Антенна Нила распознает и недоступные человеческому глазу инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.

Как прочитать мысли

Еще недавно полностью парализованные пациенты не могли даже дать знать о своих желаниях. Потом для них появились нейроинтерфейсы для набора текста, основанные на поочередном выборе каждой нужной буквы из алфавита. Это очень медленный способ коммуникации — на распознавание паттернов нейронной активности, соответствующих выбору правильной буквы, требуется время. Лучшие нейроинтерфейсы — инвазивные, имплантация электродов в мозг позволяет достичь скорости печати 40 символов в минуту.

Но недавно произошел прорыв в разработке нейроинтерфейсов для «чтения мыслей». В мае исследователи из Стэнфордского университета рассказали о разработанном ими новаторском инвазивном нейроинтерфейсе, увеличившим скорость печати более чем вдвое — до 90 символов в минуту, почти до скорости обычной печати на смартфоне.

В исследовании участвовал 65-летний мужчина, которого парализовало в 2007 году в результате травмы спинного мозга. В 2017 году ученые вживили электроды в моторную кору его мозга, управляющую движениями. Ему не нужно было поочередно выбирать буквы из алфавита, — вместо этого он просто представлял, как пишет буквы от руки в своем собственном темпе. Электроды, имплантированные в его мозг, считывали активность множества моторных нейронов, которые активируются, когда мы представляем себе, как двигаем рукой, записывая буквы. Эту активность анализировал компьютер. После ряда тренировок он научился распознавать устойчивые паттерны нейронной активности, характерные для написания того или иного символа. Так с помощью машинного обучения можно напрямую «выводить мысли на экран».

Как поднять на ноги парализованного

Самая большая группа современных нейроинтерфейсов призвана облегчить жизнь людей с повреждениями опорно-двигательного аппарата.

Конечно, пока искусственным частям тела далеко до природных, хоть они и умеют делать вещи, недоступные обычным людям. Искусственная кисть Найджела вращается на 360°, а ее пальцы светятся в темноте. Создатель киберпротезов Хью Герр с помощью искусственных ног сделал свой рост регулируемым: от полутора до двух с лишним метров.

А еще нейроинтерфейс может вернуть парализованным пациентам способность передвигаться. При повреждении спинного мозга человек теряет способность двигать ногами или руками, но области мозга, ответственные за движение, находятся в рабочем состоянии. Чтобы они могли управлять телом, сигналу требуется обойти место повреждения спинного мозга и прибежать к протезу, экзоскелету или к собственной конечности человека. Таким обходным путем становится нейроинтерфейс. Уже сейчас парализованные пациенты могут с помощью нейроинтерфейсов двигать механической рукой или экзоскелетом: несколько лет назад интернет облетело видео, как наркодилер, полностью парализованный после стычки с полицией, попивает кофе с помощью искусственной руки и имплантированного нейроинтерфейса.

Чтобы человек мог совершать точные действия и ощущал искусственные конечности частью своего тела, он должен непрерывно получать обратную связь от протеза в мозг. Например, в момент прикосновения сенсоры искусственной руки отправляют в кору мозга электрический сигнал, различный для каждого пальца. Мозг быстро сам начинает понимать этот код, и пациент начинает осязать с помощью искусственной конечности, чувствовать прикосновения.

В мире и в России уже несколько лет проводится олимпиада для киборгов — Кибатлон. Это первый в истории чемпионат среди атлетов, использующих механизированные протезы рук или ног, манипуляторы с нейрокомпьютерным интерфейсом, подключенные к нервной системе экзоскелеты и другие подобные устройства.

А что, если однажды и обычные спортсмены начнут модифицировать свой организм, чтобы добиться лучших результатов? Да и почему, собственно, только спортсмены? Возможно, все мы через некоторое время будем жить в мире, где людьми с ограниченными возможностями будут считаться те, кто обходится без кибернетических дополнений к телу.

Так что же — станут ли люди в итоге киборгами?

Интерфейсы для взаимодействия с цифровой средой продолжат свою стремительную эволюцию, и часть их них будет встроена в тело. Похоже, без нейроинтерфейсов существовать в цифровом мире будет непросто, — как непросто сейчас выжить без смартфона. 

Помимо прочего, от них будет зависеть наше здоровье, возможность следить за состоянием организма и контролировать его. Так, уже сейчас чипы-сенсоры глюкозы способны очень существенно облегчить жизнь диабетиков: на теле находится сенсор, который оценивает состав крови и передает информацию на телефон; программа анализирует значения и передает данные на систему искусственной поджелудочной железы, а та отдает команды помпе, которая выбрасывает инсулин в кровь. Есть надежда, что в более отдаленном будущем слияние нашего тела с технологиями (например, с нанороботами в кровотоке и внутри клеток) сделает нас нестареющими и неболеющими существами.

А еще нейроинтерфейсы дадут людям способность управлять собственной эволюцией, помогут нам раскрыть подлинные человеческие возможности. Мы радикально расширим не только свои физические, но и интеллектуальные возможности, объединив естественный интеллект с искусственным. И это как нельзя кстати — ведь мы уже явно не справляемся с теми потоками информации, которые обрушиваются на нас в цифровую эпоху. Впрочем, таким технологическим улучшением себя люди занимались всегда, и наш нынешний разум — не столько природный феномен, сколько результат взаимодействия с такими изобретениями как язык или письменность.

Благодаря кибернетическим устройствам мы сможем управлять не только собственным телом, но и мозгом, а значит — своими состояниями и желаниями. И подсоединяться к «надмозгу» — сети, объединяющей людей, компьютеры и киборгов. Фантастика? Вовсе нет.

В Университете Дьюка нейрофизиологи с помощью вживленных чипов уже создали первый «нейронет» — объединили мозги трех обезьян. Каждая макака с помощью электродов, подключенных к мозгу, могла управлять движением роботизированной руки, но только в одном направлении. Когда же их мозги синхронизировались, обезьяны научились вместе решать задачу с трехмерным движением искусственной конечности.

А теперь представьте, что будет, если с помощью нейроинтерфейсов удастся наладить непосредственное взаимодействие между мозгами людей! Люди смогут обмениваться мыслями и переживаниями напрямую и решать совместно небывалые задачи.

Кого-то такая перспектива испугает, кого-то вдохновит, но отмахнуться от нее уже не получится. Киборгизация идет полным ходом.

Андрей Константинов