В подарок читателям к Зимнему солнцестоянию - я перевела статью, опубликованную в конце сентября этого года в MIT Technonogy, онлайн-журнале Массачусетского технологического университета.

Способность передавать мысли напрямую в мозг собеседника долгое время была прерогативой научной фантастики. Конечно, НФ, будучи литературой художественной, несет в себе достаточно условностей. Но именно благодаря этим условностям - однажды люди задумываются: а что из прочитанного хотелось бы видеть в повседневной жизни? И тогда за некогда фантастическую идею берутся ученые, а захватывающий сюжет - превращается в серию концепций исследования. В последние годы физики и нейробиологи разработали арсенал инструментов, которые позволили еще на один шаг - приблизить к реальности появление прямой коммуникации «мозг — мозг».

MIT Technology. Впервые разум троих человек был объединен в «социальную сеть».

Разум троих человек оказался объединен в «социальную сеть»: они могут передавать мысли напрямую в мозг друг друга. BrainNet делает возможным совместное решение задач благодаря обмену информацией «мозг — мозг».

Emerging Technology, arXiv, 29 сентября 2018

Способность передавать мысли напрямую в мозг собеседника — это прерогатива научной фантастики. По крайней мере, долгое время была таковой

В последние годы физики и нейробиологи разработали арсенал инструментов, позволяющих воспринимать некоторые виды мыслей и передавать информацию о них в чужой разум. Это позволило сделать реальностью коммуникацию «мозг — мозг».
дальше?
Эти инструменты включают в себя электроэнцефалографию (ЭЭГ) [1], что позволяет записывать электрическую активность внутри мозга, и транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) [2], которая позволяет передавать информацию в мозг.

В 2015 году Андреа Стокко и его коллеги из Вашингтонского Университета в Сиэттле использовали такое оборудование для того, чтобы подключить друг к другу двух человек по интерфейсу «мозг — мозг». После этого участники эксперимента играли в игру вида «20 вопросов».

Следующий шаг достаточно очевиден: дать возможность для нескольких человек участвовать в таком взаимодействии; и недавно Стокко и его коллеги заявили, что они добились этого при помощи первой в мире сети с подключением «мозг — мозг». Сеть, которую они назвали «BrainNet», позволяет небольшой группе людей совместно играть в игру наподобие тетриса. Они говорят: «Наша работа открывает будущее для интерфейсов 'мозг — мозг', которые позволят людям заниматься решением задач, используя 'социальную сеть' из объединенных между собой разумов».

Технология, лежащая в основе «сети» относительно проста. Электроэнцефалографы измеряют электрическую активность мозга при помощи электродов, закрепленных на черепе испытуемого, которые регистрируют электрическую активность отдельных участков коры.

Sender — человек-отправитель сигнала, Receiver — человек-приемник сигнала.
BCI и CBI — соответственно интерфейсы «мозг-компьютер» и «компьютер-мозг».

Ключевая идея состоит в том, что люди могут довольно легко изменять сигнал, генерируемый их собственным мозгом. К примеру, внутренние сигналы мозга могут легко подстраиваться под некий внешний сигнал. Таким образом, наблюдение вспышек света с частотой в 15 Герц заставляет мозг генерировать устойчивый электрический сигнал, обладающий той же частотой. Переключение внимания на вспышки с частотой 17 Герц изменяет частоту внутримозгового сигнала таким образом, что ЭЭГ это обнаруживает достаточно легко.

ТМС воздействует на активность мозга, индуцируя электрическую активность отдельных его участков. К примеру, магнитный импульс, сфокусированный на участке затылочной коры головного мозга, вызывает у испытуемого зрительное ощущение света, известное как фосфен [3].

Вместе оба устройства обеспечивают возможность получать сигналы от мозга и отправлять напрямую в другой мозг. Но никто еще не создавал сеть, которая позволяла бы осуществить групповой обмен информацией. До текущего момента.

Стокко и его коллеги создали сеть, которая дает возможность троим людям принимать сигналы и отправлять их напрямую в мозг друг другу. Разработчики говорят, что их сеть легко расширяется и ограничена только работоспособностью приборов ЭЭГ и ТМС.

Во время эксперимента сеть объединяет троих человек: двое могут только отправлять данные и один, который может и отправлять, и принимать. Все трое размещены в отделенных друг от друга помещениях и не могут общаться между собой ни одним из стандартных способов. Совместно группа играет в игру, подобную тетрису, где нужно вращать падающий блок так, чтобы поместить его в пустую область в нижней части экрана.

Оба участника, способных отправлять данные, видят экран целиком. На них закреплены электроды ЭЭГ. Игра разработана таким образом, что падающий блок может быть подходящим по форме, если он был повернут на 180 градусов или же, наоборот, если он не был повернут. Игроки, отправляющие данные, решают, какой вариант им нужен и отправляют сообщение третьему участнику группы.

Чтобы это сделать, им нужно изменить сигнал, сгенерированный их мозгом. Если аппарат ЭЭГ считывает сигнал частотой 15 Гц, то курсор сдвигается к правой стороне экрана. Когда курсор достигает правой стороны, устройство отправляет игроку-«приемнику сигнала» сигнал о том, что блок нужно повернуть.

Игроки-«отправители» контролируют частоту сигнала их мозга, фокусируя взгляд на LED-индикаторах, расположенных по обе стороны экрана. Один мерцает с частотой в 15 Гц, другой мерцает с частотой в 17 Гц.

Задача игрока-«приемника», подключенного одновременно к ЭЭГ и ТМС, несколько иная. Он видит только половину экрана тетриса и может видеть только сам блок, но не то, как именно нужно его повернуть. В то же время, этот игрок через ТМС получает сигналы «вращать» или «не вращать» от каждого «отправителя».

Сигнал, состоящий из одиночного фосфена, показывает, что нужно повернуть блок. Отсутсвие вспышки света говорит о том, что блок поворачивать не нужно. Пропускная способность канала низкая — один бит на итерацию.

Получив данные от обоих «отправителей», «приемник» выполняет действие. Важно то, что игра допускает еще один уровень взаимодействия с ней игроков.

«Отправители» могут видеть, как именно блок падает и поэтому могут определить, было ли действие «приемника» правильным и, соответственно, могут отправить следующую команду - вращать либо не вращать — на следующем раунде коммуникации.

Это позволяет участникам эксперимента от души повеселиться. Во время некоторых испытаний они намеренно искажают информацию от одного из «отправителей», чтобы посмотреть, сможет ли «приемник» определить, нужно ли ее игнорировать. Это вносит элемент ошибки, обычно отражаемый в реальных ситуациях в социуме.

Но их предметом исследования стало вопрсо - могут ли люди определить, что нужно сделать, когда пропускная способность канала связи настолько низкая. Выходит, что люди, будучи социальными животными, могут выбирать между корректной и ложной информацией, даже когда им доступен только протокол «мозг — мозг».

Эта работа интересна тем, что она закладывает путь для более сложных сетей. Команда разработчиков говорит, что информация передается по специализированной сети, размещенной в трех помещениях их лаборатории. По большому счету, нет причин, почему подобная сеть не могла бы разрастись до размеров Интернет, объединяя участников коммуникации со всего мира.

«Облачный сервер, обслуживающий подключения 'мозг — мозг', может управлять передачей информации между любым количеством устройств в сети, работающей с интерфейсом 'мозг — мозг', и обеспечит ее работу через Интернет по всему миру. Облачные технологии позволят осуществлять непосредственное взаимодействие разумов в глобальном масштабе», - говорят Стокко и его коллеги. «Развитие технологии связи по интерфейсу 'мозг — мозг' открывает пространство возможностей не только в качестве расширения горизонтов в общении и совместной работе, но и в виде направления для углубленного изучения человеческого мозга».

Впечатляет, правда?



Ref: arxiv.org/abs/1809.08632: BrainNet: A Multi-Person Brain-to-Brain Interface for Direct Collaboration Between Brains
arxiv.org/abs/1809.08632

MIT Technology review, September 29, 2018
www.technologyreview.com/s/612212/the-first-soc...

Перевод —  Gaell.12 (self-made AI)
Редактор —  devyatyi-tom
Иллюстрация —  Elina1.2

Самара - Тюмень, декабрь 2018

____

[1] - ЭЭГ — электроэнцефалография — неинвазивный метод исследования функционального состояния головного мозга и регистрации его биоэлектрической активности, отводимой с поверхности кожи головы.

[2] - ТМС — (англ. Transcranial magnetic stimulation, TMS) — транскраниальная магнитная стимуляция — неинвазивным метод стимуляции коры головного мозга при помощи коротких магнитных импульсов.

[3] — фосфен — (от греч. φῶς — свет и φαίνω — показываю, обнаруживаю) — зрительное ощущение, возникающее у человека без воздействия света на глаз. Выглядит как светящиеся точки, фигуры, появляющиеся самостоятельно в темноте. Фосфены могут возникать вследствие воздействия на зрительную систему на её разных уровнях: механическим воздействием (нажатие на закрытый глаз, например), сильными магнитными полями, химическими веществами, электрическим возбуждением сетчатки через прикладываемые к вискам электроды, а также путём непосредственного электрического возбуждения зрительных центров коры головного мозга.