Технологии, связанные с мозгом, выходят из стен лабораторий и начинают проникать в нашу жизнь. Это уже не абстрактная наука, а конкретные препараты, системы и приборы. Их можно пощупать их можно купить. Великая когнитивная революция происходит на наших глазах. В нашем мире становится все больше устройств, настроенных на диалог с человеком, внимательно следящих за нами и изучающих нас. Введение В кресле сидит человек, обвешанный электродами. Задумайте какую-нибудь цифру", - говорит ему ученый в белом халате. Через несколько секунд на экране компьютера появляется цифра пять. Прибор сумел прочитать мысль. И ничего сенсационного в этом нет. Еще лет десять назад подобные сюжеты относились к жанру научно-фантастического чтива. Иногда в прессе появлялись сообщения: мол, профессор такой-то собирается создать технологию, которая, возможно, позволит… Будущее наступило незаметно. Теперь можно обойтись без "собирается" и "возможно". "Когнитивный": запомните это слово Слово "нанотехнологии" выучили уже все. Даже ученики младших классов готовы отрапортовать, что эта штука открывает нам путь в будущее, что "нано" означает десять в минус девятой и что благодаря этой приставке Россия наконец сможет избавиться от нефтяной зависимости. Теперь пришло время учить новое слово - "когнитивный". Cognitioпо-латыни означает познание. Когнитивная наука изучает, как мы воспринимаем мир, как мыслим, на что обращаем внимание, как запоминаем и так далее. На основе ее открытий конструируютсякогнитивные технологии - устройства, учитывающие наше состояние, внимательные к нашему вниманию и даже следящие за работой нашего мозга. Вот сейчас сетчатка вашего глаза воспринимает черные символы на белом фоне. Включаются нейроны, из памяти вытаскиваются образы, активизируются знания. В итоге вы понимаете смысл статьи (во всяком случае, мы очень на это надеемся). А через пару дней будете спорить с приятелем о судьбах российской науки и, возможно, перескажете кусочек этого текста. Проследить всю эту цепочку - одна из задач когнитивной науки. Но далеко не единственная. Под знаменем когнитивного еще с шестидесятых годов двадцатого века стали объединяться психологи, лингвисты, физиологи, математики, программисты и представители других наук. Но именно сейчас результаты их исследований начинают превращаться в массовые технологии. И что еще более важно, когнитивные исследования сливаются с другими, не менее прорывными направлениями. Когнитивные интерфейсы и виртуальная реальность Первые графические оболочки у программ появились в 80-е и всего за несколько лет оккупировали мозги прогрессивной части человечества. Графический интерфейс произвел революцию, сделавшую компьютер важнейшим дополнением к человеческому мозгу, потому что мир на экране компьютера стал похож на предметный мир, на работу с которым настроен наш мозг. Но в его нынешнем виде графический интерфейс морально устарел и никаким сенсорным экраном положение не спасти. Дело в том, что он не учитывает индивидуальность пользователя, наше состояние, интересы и цели - он не способен настраиваться на нас и поддерживать диалог, как положено любому нормальному роботу из кино. Альтернативы имеются, - например, экспериментальный интерфейс, который разрабатывает культовый гейм-дизайнер Питер Мулине. Вместо рабочего стола - живущий на лоне виртуальной природы мальчик Мило, узнающий пользователя, способный определить его настроение по выражению лица, понимающий речь и готовый выполнить любую команду или просто поговорить о жизни (у него в виртуальном мире тоже какая-то своя жизнь со своими событиями). Интерфейсы ближайшего будущего смогут воспринимать не только словесные, но и мысленные команды. Сегодня такие интерфейсы позволяют взаимодействовать с компьютером и общаться по сети парализованным людям, способным двигать только глазами. Для беспроводного управления компьютером и другими устройствами достаточно камеры, следящей за направлением взора. И конечно же, в ближайшем будущем интерфейс, как это ни банально звучит, станет трехмерным. Почему, кстати, до сих пор не стал? У ученых-когнитивистов есть неожиданный ответ: работать с трехмерными дисплеями очень сложно для нашего мозга, быстро возникает морская болезнь (её теперь называют "болезнь тренажеров") и сильный психологический дискомфорт. Виртуальная реальность - когнитивная технология, основанная на использовании зрительных иллюзий, на обмане наших чувств. Но при выходе в третье измерение нам удается обмануть только часть механизмов зрительного восприятия, возникает их рассогласование, конфликт мозговых программ, и пользователь зависает. У вас голова после "Аватара" не болела? С нынешними 3D технологиями мы будем не отдыхать, а уставать в трехмерных "домашних кинотератрах", которые вот-вот начнут завоевание рынка - здесь не хватает когнитивного решения. Венчает картину светлого будущего интерфейс по взаимодействию с собственным мозгом, позволяющий, среди прочего, ослаблять и усиливать желания и эмоции. Нас ждет соблазн, по сравнению с которым любые наркотики кажутся детской игрушкой! Как бы не превратиться в ту легендарную крысу, первую в мире обладательницу пульта управления мозгом, которая все жала и жала на педаль, стимулирующую её центр удовольствия, пока не умерла от истощения. И все же люди должны принять этот вызов, чтобы двигаться дальше. Нейроэкономика и нейрополитика На базе обработки обычного изображения с веб-камеры уже сегодня можно осуществлять анализ эмоций человека. Например, политик выступает, а система регистрирует и анализирует его мимику, и сообщает нам, врет ли говорящий или просто лукавит и каковы его реальные чувства по поводу сказанного. Мы применили эту систему к лицу Моны Лизы, - рассказывает профессор Борис Величковский, директор Института когнитивных исследований, - и поняли, в чём странность выражения её лица - на 83% она счастлива, но на 8% испытывает отвращение, а на 6% - страх. Причём Леонардо закодировал эти эмоции в разных частях изображения. Если вы оглядываете её лицо бегло и не смотрите в область рта, то увидите только положительные эмоции, а если внимательно посмотрите в область рта, то ничего положительного там не увидите. Так называемая "улыбка" Моны Лизы - явное выражение отрицательных эмоций". Дальше - больше: умные вещи научатся заглядывать к нам прямо в мозг. Вот типичный эксперимент из бурно развивающейся области нейромаркетинга: испытуемому показывают рекламные ролики, а в это время его мозг сканируется аппаратурой магнитно-резонансной томографии (fMRI). Реакцию испытуемого на ролики в целом или на отдельные объекты и сцены оценивают по особой окраске областей мозга, свидетельствующей об их повышенной или пониженной активности. Экспериментаторов совершенно не интересует, нравится испытуемому реклама или нет, важно как реагирует мозг. По заверениям нейромаркетологов, технология позволяет конструировать рекламные ролики таким образом, чтобы они вызывали максимально положительную реакцию людей и как можно прочнее впечатывались им в подсознание. Вот, например, исследование когнитивистов Боннского университета, под названием "Чего хотят мужчины?". Испытуемым показывались три группы автомобилей - спортивные, типа Феррари, автомобили среднего класса и эконом класса. Оказывается, на разные автомобили реагируют разные структуры мозга. Структуры, связанные со спонтанными эмоциями резко активизировались у всех испытуемых мужчин, когда им показывали спортивные автомобили, а два остальных класса машин, наоборот, вызывали их торможение. За то на автомобили попроще реагировали структуры, связанные с сознательным контролем за поведением, "разумным выбором". Интересно, какие структуры мозга у нас реагируют на продукцию отечественного автопрома… Пока, впрочем, fMRI - очень дорогой метод, и прибор крайне громоздкий, но вспомните, как выглядели и сколько стоили компьютеры еще несколько десятилетий назад. Методы наблюдения активности мозга тоже стремительно развиваются и через 10 лет аналоги fMRI можно будет использовать в быту. Время НБИК Несколько лет назад Национальный научный фонд США, под эгидой которого ведется львиная доля научных исследований в Америке, выпустил отчет, прогнозирующий развитие науки в ближайшие 50 лет. Отчет был назван NBIC, или по-русски НБИК. Аббревиатура не слишком благозвучная, но именно она становится главным трендом на ближайшие десятилетия. "Н" - это нанотехнологии, "Б" - биотехнологии, "И" - информационные технологии и, наконец, "К" - когнитивные технологии. Еще полвека назад эти четыре направления находились на обочине мировой науки. Во всяком случае, казались не такими важными, как ядерная физика или химия полимеров. Революция информационных технологий началась еще в 60-е, бурный прогресс биотехнологий развернулся в 90-е годы, в нулевые нам все уши прожужжали про нанотехнологии, а сейчас начинают стремительно развиваться когнитивные технологии. Сейчас с "нано-", "био-", "инфо-" и "когно-" связывают будущее. При этом все четыре направления должны развиваться в плотной связке. Возьмем, к примеру, информационные технологии. Емкость электронных носителей растет с бешеной скоростью. Скоро вы сможете достать из коробочки диск с надписью "Кино", на котором будут записаны все фильмы, когда-либо снятые Голливудом. Но вам понадобится какое-то устройство, позволяющее отыскать нужную информацию, не тратя на это время и нервы. А это уже когнитивные технологии. Одним из первых в России модную тему "НБИК" ухватил Курчатовский институт, известный своим умением конвертировать новые веяния науки в солидные вливания государственных денег. Нано- и биотехнологии создают тело, а инфо- и когно- одушевляют его", - поясняет директор Курчатовского института Михаил Ковальчук. В институте, традиционно создававшем атомные подводные лодки и реакторы, учреждается гуманитарное отделение, в котором собираются "специалисты по одушевлению" - структурные лингвисты, социологи, психологи. В рамках Курчатника появляется Институт когнитивных исследований. Новизна когнитивных технологий дает России неплохой шанс, - считает его директор Борис Величковский. - Как гласит пословица, когда караван разворачивается, и хромой верблюд может оказаться впереди. Профессор Величковский когда-то считался самым авторитетным когнитивным психологом в России. Но в 90-е годы он вроде бы окончательно переехал в Германию и даже возглавил там институт. Однако сейчас его основное место работы опять в России, где у него новый проект, относительно щедрое финансирование и возможность работать. Будущее оптом и в розницу Чего я вам буду рассказывать!? Приезжайте, попробуйте, пощупайте, - приглашал нас директор компании "Нейроком". Его фирма, созданная на базе академического института, занимается самыми разными приборами: датчики бодрствования водителя, системы проверки психофизиологического состояния оператора, детские игрушки с биологической обратной связью. Все это можно посмотреть и при желании купить. Точно так же, как в любой аптеке можно приобрести флакончик с нейропептидом, улучшающим умственную деятельность здорового человека. Когнитивная революция уже произошла, хотя далеко не все это заметили. Еще совсем недавно компьютер, напрямую читающий человеческие мысли, встречался разве что в третьеразрядном фантастическом чтиве. А сейчас системы, позволяющие определить, о какой букве или цифре думает человек, используются в сотнях лабораторий. В ближайшие годы начнется их массовое производство. Они нужны вовсе не для того, чтобы злобно-тоталитарные режимы контролировали мозги граждан, выслеживая крамолу. Тысячи инвалидов смогут самостоятельно управлять своими колясками и общаться с окружающими. А разработчики компьютерных игр готовятся выпускать новые стрелялки-бродилки, основанные на прямом интерфейсе мозг - компьютер. Лет через десять управление компьютером с помощью мысли станет таким же обычным, как сегодня клавиатура и "мышь". Или возьмем другой случай: зрительные протезы. Кажется сугубо футуристичной сама идея, что изображение лица или буквы передается непосредственно в кору головного мозга, минуя глаз и зрительный нерв. Но для нейрофизиологов уже нет вопроса, можно или нельзя это сделать. Обсуждению подлежит, из какого именно сплава делать электроды, вживляемые в мозг, чтобы они дольше не подвергались коррозии. Кстати, для этих целей задействуются достижения нанотехнологий. Результаты когнитивной революции можно уже сегодня увидеть на полках аптек или в прайс-листах производственных фирм. Буквально через два-три года можно ожидать массового спроса на товары и услуги, ориентированные на взаимодействие с мозгом человека. Объем рынка когнитивных технологий никто всерьез не оценивал. Но, судя по всему, речь идет о сотнях миллиардов долларов. Подсчитайте, сколько производится приборов: компьютеров, телевизоров, телефонов, каждый из которых можно оснастить интерфейсом мозг - компьютер. Или сколько человек готовы принимать таблетки, улучшающие интеллектуальную деятельность, если будет точно известно, что этот препарат не вызывает ни привыкания, ни вредных последствий. А сколько в мире слепых, парализованных, глухих, немых? Очень скоро разговоры о когнитивных технологиях выйдут за рамки привычных штампов: "интеллектуальные роботы поработят человечество" или "правительство будет контролировать наши мысли". Речь пойдет о другом: куда вложить деньги, где купить, почем продать. 7 когнитивных технологий, которые изменят мир Многие разработки в сфере когнитивных технологий придумываются в российских институтах и университетах, а потом реализуются на отечественных предприятиях. Мы выделили семь главных направлений в этой области - те, без которых через несколько лет невозможно будет представить себе жизнь. Все они уже существуют в виде реальных технологий, а некоторые даже дошли до серийного производства. 1. Стать умнее: когнотропные препараты Что есть. Наше мышление - это цепь химических реакций. Значит, на интеллект и эмоции можно влиять с помощью химических веществ. Веками это делалось с помощью алкоголя, наркотиков и прочей гадости. Но сейчас наука готова предложить набор относительно эффективных и вроде бы безопасных препаратов. Положительно влияет на процессы, лежащие в основе восприятия, анализа информации, обучения и памяти…" - так описывают препарат семакс его создатели из Института молекулярной генетики РАН. Разработка началась еще в 70-х годах по заказу Министерства обороны. Сейчас капли семакс можно найти в любой аптеке.
Препарат не "изменяет сознание", он только улучшает когнитивные функции, приводит их в норму. Для того чтобы закапывать себе в нос это вещество, не обязательно страдать какой-то болезнью здоровые люди могут принимать семакс для стимуляции памяти и работоспособности". Вслед за семаксом на полках аптек появился селанк, который помогает бороться со стрессом, снимает страх и тревогу. Мы продолжаем работать над новыми препаратами, воздействующими на центральную нервную систему, на когнитивные функции. У них будет другая структура, - поделился с "РР" академик РАН Николай Мясоедов, руководивший этими работами. - Но пока разработки находятся в начальной стадии, и что именно получится, мы сказать не можем. Есть и более экстравагантные идеи. К примеру, профессор Константин Анохин из Института нормальной физиологии РАМН обещает выпустить вещество, способное стирать неприятные воспоминания. И это не утопия, препарат уже испытывают на животных. Что будет. Поначалу люди, использующие интеллектуальные допинги, получат преимущество над более консервативными противниками всяческих ГМО и прочих новаций. А потом общество привыкнет к этой "косметике для ума". Таблетки, влияющие на мышление, станут принимать все желающие - учителя, офисные работники, милиционеры. Это будет так же нормально, как сейчас пить витамины. 2. Прозрачная голова: нейровизуализация Что есть. Прозрачный мозг мыши, который российские ученые продемонстрировали Дмитрию Медведеву, - один из самых ярких символов нейровизуализации: мол, смотрите, мышление становится все более открытым и для науки, и для власти. Наш мозг долгие годы считался "черным ящиком". Психологи-бихевиористы учили: можно изучать только то, что на входе, - слова, образы и прочие стимулы, и то, что на выходе, - ответные слова и действия. Происходящее внутри черепной коробки оставалось загадкой. Сейчас есть компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, позитронно-эмиссионная томография, магнитно-резонансная спектроскопия и так далее - множество современных технологий, позволяющих в прямом смысле увидеть работу нашего сознания. Это нужно не только врачам. В последние годы в моду входит такая штука, как нейромаркетинг. Человеку показывают варианты новой упаковки для овсяных хлопьев и смотрят, как реагирует его мозг, какие зоны активизируются, а какие остаются спокойными. Что будет. "Заглядывание" в мозг станет традиционной процедурой в разных областях. Этим будут заниматься и социологи, и педагоги, и криминалисты. Их работа станет намного эффективнее. Правда, вспоминаются разномастные антиутопии, которых боятся уже не только обыватели. Вполне академический ученый Борис Величковский пишет о когнитивных технологиях: Нельзя отрицать, однако, что они же могут привести к появлению таких форм внешнего контроля, которые не могли представить себе даже наиболее мрачно настроенные авторы футуристических романов". 3. Искусственные органы чувств Что есть. Технологии способны заменить глаза, уши, носы и прочие органы. Во многих лабораториях мира идет разработка зрительных протезов, которые сделают зрячими даже абсолютно слепых людей. При этом не нужно задействовать глаз и зрительный нерв - сигнал с миниатюрной камеры идет напрямую в кору головного мозга, куда вживляется специальный чип. На теоретическом уровне вся технология уже понятна и опробована на крысах и кошках. Сейчас речь идет уже о технических деталях. В нашей лаборатории сейчас идут эксперименты по биосовместимости импланта, работаем с крысами, - рассказывает Марианна Иванова из Научного центра неврологии РАМН. То есть ученые проверяют, как электроды будут вести себя в мозговой ткани, не возникнет ли воспаление, не начнется ли коррозия. Что будет. Ожидается, что массовое излечение слепых и глухих начнется уже через несколько лет. А через несколько десятилетий вживленная электроника сможет стать чувствительнее, чем живые органы. Мы ведь видим только в узком диапазоне волн и обозреваем пространство лишь на 180 градусов. Зрительный протез теоретически способен передавать в мозг картинку и в ультрафиолетовом, и в инфракрасном, и в рентгеновском диапазонах. А видеть можно будет не только впереди себя, но и сзади, сбоку и сверху. 4. Знать состояние: когнитивные ассистенты Что есть. Хорошая секретарша всегда учитывает состояние своего босса - раздражен, устал или добродушен. Но на смену грудастым блондинкам в коротких юбках уже идет электроника. Всевозможные системы начинают помогать человеку следить за своей деятельностью. Начинают с простого - со сна. Небольшая компания "Нейроком", созданная на базе Института радиотехники и электроники РАН, выпускает датчики бодрствования машиниста. Как минимум треть аварий на транспорте происходит из-за того, что человек на секунду заснул и потерял контроль над ситуацией. Состояние, предшествующее засыпанию, можно определить по ритмам мозга, движениям глаз, особенностям речи или электропроводимости кожи. Человек еще не успел погрузиться в сон, а прибор уже пищит и мигает. И это опять-таки не какая-нибудь экспериментальная разработка, такие приборы уже стоят в кабинах нескольких тысяч российских локомотивов. Скоро должно начаться серийное производство подобных устройств для водителей автомобилей. Перенести технологию с локомотивов на автомобили оказалось не таким уж простым делом. Но мы с этим справились, - рассказал "РР" генеральный директор "Нейрокома" Вячеслав Шахнарович. - Самое главное - это надежность. Если система даст сбой и человек попадет в аварию, то тут же пойдут судебные иски. Мы ориентируемся на надежность один к десяти тысячам, иначе просто неинтересно. Что будет. Датчики бодрствования водителя могут войти в массовый оборот в ближайшие годы. Вполне возможно, что европейцы, пекущиеся о своей безопасности, потребуют от всех водителей установить такие приборы, и тогда рынок подобных устройств будет исчисляться сотнями миллионов. Постепенно когнитивные системы научатся помогать нам во всем - вести машину, учить иностранные языки, справляться с приступами гнева. Мы будем спокойно выслушивать рекомендации интеллектуальных органайзеров: Вы сейчас слишком устали, чтобы писать отчет. Рекомендуем пятнадцать минут посмотреть комедийный сериал, а потом сделать пятиминутную гимнастику, после чего приступить к умственной деятельности". 5. Шевелить извилинами: мозго-машинные интерфейсы Что есть. Чтение мыслей становится научной обыденностью. Проводятся эксперименты, публикуются статьи, защищаются диссертации. Системы, позволяющие напрямую передавать сигналы от мозга к компьютеру, сегодня разрабатываются и на биофаке МГУ, и в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, и в ростовском НИИ нейрокибернетики. Однако не только мозги управляют компьютером, но и наоборот. Разрабатываются системы и методы управления биообъектами (биороботами), в качестве которых выступают черепахи, кролики, дельфины. Данное направление имеет не только фундаментальное, но и биомедицинское значение", - сообщается на сайте кафедры общей биологии Педагогического института ЮФУ. Несколько лет назад публика была шокирована тем, что ростовские ученые фактически создали киборга. Черепахе вживили электроды, установили ей на панцирь процессор, в итоге движениями животного можно было управлять с помощью джойстика. Что будет. Буквально через два-три года в компьютерном супермаркете можно будут купить устройство, позволяющее играть в стрелялку-бродилку с помощью силы мысли. А рано или поздно станет доступно мысленное управление любыми устройствами, и такая мелочь, как компьютеры и мобильные телефоны, перекочуют из наших карманов прямиком в мозг, подсоединенный к Великой сети. 6. Железные мысли: интеллектуальные роботы Что есть. Робот может легко изобразить движения официанта, дворника или сборщика микросхем. Гораздо сложнее научить его имитировать мышление. Ученые и инженеры стараются сделать механические устройства все более и более похожими на человека не только внешне, но и интеллектуально. Роботов нужно научить видеть (узнавать объекты, определять их расположение), слышать (распознавать устную речь), думать (быстро принимать решения). В России подобные разработки тоже ведутся. Кстати, в области "интеллектуальной начинки" мы не так сильно отстаем от американцев и японцев, как в области механики. Один из ярких примеров - "проект эмоциональных агентов" Института лингвистики РГГУ. Создание роботов, которые бы умели шутить, сопереживать человеку, "понимать" и поддерживать его, - это исключительно привлекательная идея для современной цивилизации: именно такими роботы показаны в фантастических романах и кинофильмах", - утверждает один из авторов проекта Артемий Котов. За основу берется эмоциональное поведение живых людей - их речь, интонации, мимика, поведение. Получившаяся модель алгоритмизируется и превращается в программный код. В результате на экране компьютера уже общаются рисованные человечки, способные и пошутить, и разозлиться. Что будет. О "революции роботов" говорят уже полвека. Ее так и не случилось. Вместо нее происходит эволюция: роботы проникают в нашу жизнь довольно медленно, но зато уверенно. Например, по прогнозу компании TechCast, к 2022 году интеллектуальные роботы, чувствующие среду окружения, принимающие решения, обучаемые, будут использоваться в 30% домашних хозяйств и организаций. И скоро для кого-то робот может оказаться более чутким собеседником, чем коллега по работе или сосед по лестничной площадке. Аналитики будут не нужны: автоматический анализ текстов Что есть. Человечество каждую секунду производит миллионы страниц текста. И миром правит уже не тот, кто владеет информацией, а тот, кто умеет ее фильтровать и обрабатывать. Компьютерные системы не только умеют раскладывать документы по полочкам, но и пытаются понять их содержание. К примеру, на базе Института системного анализа РАН была создана компания Cognitive Technologies. Ее профиль - создание и внедрение систем управления на предприятиях. Главной фишкой считается интеллектуальный анализ бизнес-информации: "Мы создали новую форму описания документа, основными элементами которой являются так называемые смысловые единицы… Фактически этот подход является не чем иным, как попыткой реализации механизма абстрактного мышления в системах искусственного интеллекта". Подобные системы уже внедрены в весьма солидных компаниях, например в "Норникеле". Также повсюду работают электронные переводчики или системы распознавания рукописного текста и голоса. А если мы попросим Яндекс найти что-то, содержащее слова "когнитивность" и "технологии", то у системы хватит ума выдать нам статьи про когнитивные технологии, несмотря на то что слово "когнитивность" в них ни разу не употребляется. Что будет. В компании полагают, что вершиной ее развития в обозримом будущем станет мегасистема, способная самостоятельно справляться с бизнес-задачами: решать различные вопросы металлургической, лесной, энергетической или любой другой отрасли, а также играть на биржах, давать анализ политических ситуаций", - утверждают специалисты Cognitive Technologies. Лет через десять аналитикам, журналистам, переводчикам и многим другим профессионалам придется конкурировать с машинами. Системы будут сами сопоставлять тексты и цифры, после чего делать выводы. И велик риск, что человек эту борьбу проиграет. Уже сейчас компьютер способен переваривать тысячи страниц в секунду, а когда он научится еще и анализировать эту информацию, людям придется туго.
Рис. 1.
По материалам статей Андрея Константинова, Григория Тарасевича
2. rusrep.ru