МОСКВА, 6 января 2022, Институт РУССТРАТ.
62-летний австралиец Филип О'Киф, частично парализованный инвалид с боковым амиотрофическим склерозом, стал первым в мире человеком, который написал сообщение в Twitter одной только силой мысли, переданной через нейропротез в мозге. «Привет, мир! Короткий твит. Монументальный прогресс», — такой стала первая из семи реплик О'Кифа, оставленных им 23 декабря 2021 года в течение 36-минутного эксперимента.

hello, world! Short tweet. Monumental progress.

— Thomas Oxley (@tomoxl) December 23, 2021

Его провела американская компания Synchron, еще в апреле 2020 года имплантировавшая О'Кифу свой нейрокомпьютерный интерфейс (brain computer interface, BCI) под названием Stentrode. Филип — не единственный его обладатель: другой такой же протез был вживлен 76-летнему Грэму Фелстиду, тоже австралийцу. По утверждению компании-разработчика, оба парализованных пациента теперь могут пользоваться компьютером, в том числе отсылать почту и делать покупки.

Несмотря на красивые презентации и восторженные отзывы в соцсетях, Synchron еще только предстоит доказать революционность своей разработки: действительно ли она так уж практична и безопасна? Во всяком случае, американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), хоть и выдало Synchron в 2020 году первое в истории BCI-имплантов одобрение на испытания Stentrode как «прорывного устройства», до сих пор не сертифицировало его.

Так или иначе, два обстоятельства заставляют присмотреться к этой компании. Первое: ее возглавляет не просто очередной «визионер в водолазке», а заведующий лабораторией сосудистой бионики Мельбурнского университета Томас Оксли, за плечами которого — сотня научных работ в реферируемых журналах. И второе: первоначальный грант на свое исследование Synchron получила еще в 2016 году от небезызвестного DARPA — Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США.

Нейропротез в мозгу. Без операции

В чем суть изобретения Оксли? Его устройство снимает импульсы с коры головного мозга, обрабатывает их и передает на компьютер, позволяя управлять последним. Оно делает это «изнутри» черепа, но при этом не требует открытой операции на мозге, поскольку вводится эндоваскулярно — через кровеносные сосуды. И в этом важнейшее преимущество Stentrode, сочетающего сильные стороны инвазивных (с проникновением в тело человека) и неинвазивных BCI, причем без недостатков тех и других — высокой опасности для здоровья и низкой точности «сбора данных».

Представьте проволоку из гибкого сплава титана и никеля, сплетенную в виде сетки длиной 40 мм и шириной 8 мм, на которой расположены 16 датчиков, считывающих мозговые сигналы. Это и есть нейропротез от Томаса Оксли. Девайс вводят с помощью катетера через яремную вену в верхний сагиттальный синус (венозный канал, идущий между полушариями головного мозга) — почти под самое темечко, в область двигательной (моторной) коры.

Эта часть коры головного мозга отвечает за движения человека. Как правило, у больных боковым амиотрофическим склерозом поражены нервные клетки, транслирующие оттуда импульсы к конечностям, однако сама двигательная кора остается нетронутой. Так вот, Stentrode как раз и призван подменить вышедшие из строя нейроны.

Протез регистрирует сигналы от коры и передает их по гибкому 50-сантиметровому проводу, идущему внутри яремной вены к небольшому приемному устройству в грудной клетке. Оно вживлено под кожу и питается индукционно, без проводов. От этого «приемника» беспроводной сигнал идет дальше, на внешний передатчик, закрепленный на теле человека, а через него — уже в обработанном цифровом виде — на планшет или компьютер со специальной программой.

Управление планшетом выглядит так. Давно известная компьютерная технология отслеживания взгляда используется для перемещения курсора по экрану — это можно наблюдать как на пояснительной картинке, так и в демонстрационном видео Synchron.

А сам нейропротез в нужный момент передает прямо из мозга на компьютер команду кликнуть курсором. То есть, строго говоря, процесс написания твита беднягой О'Кифом заключался не в свободном придумывании текста, который немедленно появлялся бы на экране, а в сосредоточенном «кликанье» в нужных местах экрана через мыслительные команды.

С этим связан, пожалуй, главный минус этой технологии, редко упоминаемый в презентациях, — она нуждается в тщательной настройке и долгом обучении. Оба австралийца потратили несколько месяцев на подготовку, тренинги и тестирования, пока их точность выбора компьютерных кликов не превысила 90%.

Зато, в отличие от более распространенных нейрокомпьютерных интерфейсов, созданных на основе электроэнцефалографии и крепящихся на коже головы, протез Stentrode «понимает» не одну, а не менее трех различных команд для курсора: «нет щелчка», «короткий щелчок» и «длительный щелчок». И в этом смысле перед нами — еще один прорыв, помимо безоперационного ввода нейропротеза.

От Видаля до Маска

Интерфейсы BCI — точнее, попытки создать их работоспособные модели — давно известны науке. Они изучаются с 1970-х годов и делятся на изрядное число подвидов — как вживляемых в человека, так и внешней аппаратуры. Однако все подобные работы до сих пор в лучшем случае ограничиваются уровнем «клюка для инвалида».

Тем не менее, уже полвека назад эксперименты по управлению механизмами с помощью сигналов из мозга человека всерьез заинтересовали американских военных. Не случайно сам автор термина «brain-computer interface» Жак Видаль из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе получил контракт от DARPA. Интерес Пентагона был понятен: речь могла идти фактически о создании боевых киборгов — полулюдей-полумашин. Или «хотя бы» об управлении оружием мыслительными командами.

Первый нейроинтерфейс, успешно имплантированный в мозг человека, появился еще в 1998 году в Эморийском университете (Атланта, США). Уже тогда перенесший инсульт ветеран Вьетнамской войны Джонни Рэй научился с помощью такого протеза управлять курсором на экране компьютера.

В 2004 году ученые из Брауновского университета (Провиденс, США) вживили матрицу с микроэлектродами BrainGate в область двигательной коры парализованному в результате ножевого ранения экс-футболисту Мэтту Нэглу. С ее помощью тот тоже смог управлять курсором, а также контролировать роботизированную руку. 96-электродные блоки BrainGate стали своего рода стандартом в области инвазивных BCI.

Эксперименты с квадрокоптерами и искусственными руками, управляемыми мыслительно, продолжаются до сих пор, но совсем недавно всех их медийно затмил известный предприниматель Илон Маск. Весной 2017 года глава SpaceX и Tesla анонсировал стартап Neuralink по созданию собственных нейрокомпьютерных интерфейсов, причем в идеале — не для больных, а для здоровых клиентов.

По словам Маска, в сравнении с его будущими имплантами в виде полимерных нитей хваленый BrainGate выглядит «средневековым орудием пыток». Пока, впрочем, прогресс Neuralink ограничивается вживлением «чипа» в мозг свиньи и несколько более впечатляющей игрой обезьяны в «мысленный пинг-понг» на экране компьютера.

Не следует, однако, думать, будто работа над чипами-нейроинтерфейсами зашла в тупик, превратившись в удел одиночек-фриков. В исследованиях по этому направлению прямо сегодня задействованы десятки американских университетов, сотни технологических компаний и исследовательских центров. Не в последнюю очередь потому, что они щедро оплачиваются из госбюджета США. Точнее, из их военного бюджета.

DARPA готовится к будущему

По легенде, австралийский исследователь Томас Оксли чуть ли не с улицы позвонил людям в DARPA, чтобы попросить у них денег на свою разработку, и те сразу дали ему 1 млн долларов. Может, все было именно так. Точно известно лишь то, что Управление ввело деятельность компании Synchron в рамки своей программы по созданию т. н. надежной технологии нейронного интерфейса (RE-NET).

Если верить американским военным, RE-NET является исключительно мирной технологией, призванной эффективно извлекать информацию из мозга для управления протезами конечностей у тяжелораненых военнослужащих. Но понятно, что у подобных программ всегда есть двойное назначение: стоит только научить мозг справляться с роботизированной ногой, как он уже палит из пулемета силой мысли.

Однако RE-NET — всего лишь одна из нескольких программ DARPA в рамках целого куста исследований под названием «инициатива МОЗГ» (BRAIN Initiative). Инициатива, анонсированная Белым домом в апреле 2013 года, получила начальное финансирование в размере 100 млн долларов. Помимо аналогичных программ двойного назначения, которые легко переделать под управление оружием, там упоминается, в частности, т. н. нехирургическая нейротехнология следующего поколения (Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology, N3).

Речь идет о портативном чипе-интерфейсе, который, похоже, будет на время вставляться человеку прямо в голову, чтобы считать и записать данные сразу в несколько точек мозга, причем у здоровых людей. И здесь становится понятным интерес Пентагона к аналогичной разработке Оксли.

В завуалированной терминологии DARPA о технологии N3 говорится так: «Команда Battelle <...> нацелена на разработку малоинвазивной интерфейсной системы, соединяющей внешний приемопередатчик с электромагнитными нанотрансформаторами, которые нехирургически доставляются к интересующим нейронам». Весьма похоже на Stentrode, только вживлять сам BCI не нужно.

На сайте самой Battelle про это рассказывается более определенно: «Носимые нейрокомпьютерные интерфейсы <...> в конечном итоге могли бы быть задействованы в целях национальной безопасности, например при управлении активными системами киберзащиты и роями беспилотных летательных аппаратов или при объединении с компьютерными системами для многозадачности во время сложных миссий».

Там же дается признание куратора программы N3 доктора Эла Эмонди, который расставляет точки над i:

«DARPA готовится к будущему, в котором сочетание беспилотных систем, искусственного интеллекта и киберопераций может привести к возникновению слишком быстротечных конфликтов, чтобы полагаться в них на одни лишь существующие технологии. Создав более доступный нейрокомпьютерный интерфейс, для использования которого не требуется хирургическое вмешательство, DARPA может предоставить инструменты, позволяющие командирам миссий оставаться значимо вовлеченными в динамичные операции, которые разворачиваются с высокой скоростью».

В будущем военнослужащие смогут надевать гарнитуру с нейронным интерфейсом, использовать технологию так, как им нужно, а по завершении миссии откладывать инструмент в сторону, продолжает д-р Эмонди. Причем такая гарнитура может быть встроена прямо в шлем.

Остается добавить, что в России тоже ведутся работы по созданию различных нейроинтерфейсов «мозг-компьютер», о некоторых из которых рассказывается в открытой печати. И хотя подобные устройства позиционируются как сугубо гражданские, профиль компаний-разработчиков, а также их головных организаций красноречиво свидетельствует: наша профессура тоже готовится к бою.