homuncul

Прорывные нейротехнологии -- у военных

Программа N3 агентства DARPA, объявленная в 2018 году, определенно заслуживает пристального внимания. Как со стороны ученых в области нейронаук, так и со стороны тех, кто хочет (или по должности обязан) знать, какие технологии и возможности будут доступны в горизонте 10-15 лет.

Программа звучит как «Нехирургическая нейротехнология следующего поколения». Цель -- разработка неинвазивных ИМК высокого разрешения, которые обеспечат быстрое, эффективное и интуитивное взаимодействие солдат с военными системами. Если предыдущие программы DARPA были направлены на создание интерфейсов для восстановления раненых, то N3 заточена на применение нейронных интерфейсов в бою.

Как заявляет DARPA, они работают над усилением партнерства людей с компьютерными системами, чтобы идти в ногу с ожидаемой скоростью и сложностью будущих военных миссий. Крайне важно, чтобы военнослужащие могли в режиме реального времени и интуитивно взаимодействовать с интеллектуальными полуавтономными и автономными агентами, что невозможно при использовании обычных интерфейсов.

Абзац выше -- это, по сути, цитата.

Технологически задача состоит в том, чтобы неинвазивно, без хирургических операций, связываться с нервной тканью через череп, сохраняя при этом высокое пространственное и временное разрешение; причем как для записи, так и для стимуляции активности клеток.

Т.е. это должен быть двунаправленный интерфейс, позволяющий считывать сигнал из мозга и отправлять его в мозг. Категорий сигналов -- от шести и более в каждом направлении. Размер устройства -- в пределах 125 куб. см. И главное, оно устойчиво к движениям. Интерфейсы, что сегодня используют в медицине или научных исследованиях, нужно долго калибровать, а затем человек почти неподвижно сидит перед монитором.

Программа включает два типа технологий: неинвазивную и “слегка” инвазивную. Последняя допускает доставку вирусов, молекул, наночастиц и т.п., которые вводятся в мозг инъекцией, таблеткой или в виде спрея. Они усиливают или преобразуют сигнал от клеток таким образом, чтобы его могло считать внешнее устройство. В этом случае требование -- прибор должен регистрировать активность на уровне отдельных нейронов.

В DARPA считают, во-первых, что понадобятся новые решения в области физики рассеяния и ослабления сигналов при их прохождении через кожу, череп и ткань мозга; во-вторых, предлагают искать новые признаки активности нейронов, напр., оптические, акустические, магнитные. Отдельно прописано, что текущие методы, требующие громоздкого оборудования, типа МЭГ или МРТ, не будут рассматриваться. Улучшения в съеме ЭЭГ -- не предлагать.

В целом звучит довольно лихо для ближайших лет, но раз такая программа сформулирована, то, вероятно, некоторые идеи и технологические заделы уже имеются. Это жутко интригует.
Если хотя бы бегло ознакомиться с планом N3, трудно отделаться от двух мыслей. Первая -- изречение Черчилля о том, что генералы всегда готовятся к прошлой войне, не актуально. Во всяком случае, в Пентагоне. Вторая мысль -- военная сфера по-прежнему остается ключевым драйвером научно-технического развития, и об этом стоит помнить всем тем, кто воспевает прогресс.

Данное впечатление усилится, если обратить внимание на еще одну программу DARPA, также заявленную в 2018 году: AI Next. Она посвящена разработке ИИ технологий «третьей волны», которая предполагает, что интеллектуальные системы приобретают знания через генеративные контекстуальные и объяснительные модели. В том числе такой ИИ сможет объяснять свои решения.

DARPA предвидит будущее, в котором машины -- это больше, чем просто инструменты, которые выполняют запрограммированные человеком правила или же обобщают из наборов данных, собранных человеком. Скорее, машины, созданные DARPA, будут функционировать больше как коллеги, чем как инструменты. С этой целью исследования и разработки DARPA в области человеко-машинного симбиоза ставят своей целью партнерство с машинами.

Абзац выше -- тоже цитата. Он в точности следует логике, которую изложил Ликлайдер в 1960-м году и о чем я писал подробнее в лонгриде не так давно.

Там я утверждаю, что в недалеком времени цивилизация будет строиться на широком использовании искусственного интеллекта и интерфейсов мозг-компьютер. В DARPA именно так и считают, оттого бросают серьезные ресурсы (AI Next стоит $ 2 млрд.) на то, чтобы в таком мире не потерять лидерство. Разработки идут в рамках военного бюджета, но очевидно, что будут и прочие применения, ибо доминирование обеспечивается не только военными средствами.

То, что две эти программы запускаются параллельно, не случайность. Это осмысленный шаг, поскольку эффективное взаимодействие человека и машин требует как более мощного и гибкого ИИ, так и более быстрых и естественных способов связи с ним.

Полвека назад в DARPA положили начало интернету. Похоже, все идет к тому, что рождение “нейронета” произойдет там же.

Первых получателей грантов по N3 обещают объявить в начале 2019-го.
Re: Сначала модель понимания.
Нервная ткань, безусловно, субстрат мысли (психики, если точнее). Активность нейронных сетей как физического объекта связана с психическими "нематериальными" проявлениями очень замысловатым, сложным образом, который мы плохо представляем. Но то, что такая связь присутствует, не вызывает сомнений. Травмы мозга тому прямая иллюстрация.

На первичном уровне источником мыследеятельности служит нервная активность -- не будет этой активности, не будет психики. Если вы вкладываете другой смысл, ваше право. Я вкладываю такой. Когда-то душу человека помещали в сердце или живот, но уже лет двести минимум этот вопрос закрыт.

Если не пускаться в эзотерические, мистические и религиозные концепции, где мозг служит лишь приемником -- но это в любом случае за гранью науки.
Re: Сначала модель понимания.
Со всем согласен и ответ очень понравился.
........."Активность нейронных сетей как физического объекта связана с психическими "нематериальными" проявлениями очень замысловатым, сложным образом, который мы плохо представляем"............
Такая непротиворечивая модель "очень замысловатым, сложным образом, который мы плохо представляем" - сегодня уже создана.В рамках аксиоматики академической науки. Изданы рецензируемые специалистами книги , открывается онлайн школа для обучения основам понимания психики( адаптология).
Но я не хочу открыто пропагандировать модель , так как сам в постоянной схватке в сети с шарлатанами и проходимцами , создателями лженаучных теорий типа Гаряева( волновой геном), Комиссарова( инфовидение) , синергетиками, кластерщиками, философами : которые вне рамок научной методологии и т.п.
Не хочу обвинений в апологии. Надеюсь скоро модель будет доступна в понимании многим.

"....На первичном уровне источником мыследеятельности служит нервная активность -- не будет этой активности, не будет психики....."
С этим трудно не согласиться , но вы же надеюсь хорошо знакомы с основами физиологии ЦНС.
В состоянии покоя -70мВ клетка ведёт себя как "калиевый электрод", а при возбуждении - как "натриевый электрод".
Т.е нервная система , это не только нервная активность, а ещё и латентные молекулярные преобразования , которые могут влиять на мыследеятельность.
Над мыследеятельностью могут работать всего один два нейрона.
..........."Учёные долгое время считали, что у животных (и человека тоже) за реакции на внешние раздражители, передачу ощущений и, наконец, за мыслительные процессы, отвечают только большие группы нейронов. Предполагалось, что, по крайней мере, одна тысяча клеток должна создать сеть, способную обрабатывать входящую информацию и выдавать команду отреагировать на тот или иной раздражитель. И лишь в сравнительно примитивных существах (вроде мух) один единственный нейрон, по распространённому ныне представлению, может играть куда более существенную роль.
Эксперимент германо-голландской команды впервые продемонстрировал подобную реакцию единственного нейрона в млекопитающем". ...........https://www.sechenov.ru/pressroom/news/uchyenye-nedootsenivali-sposobnosti-edinstvennogo-neyrona/
Понятно , что идея точечной нервной активности мыследеятельности -заманчиво-капитальная.
Но для организации мысли-движения достаточно разряда одного нейрона триггера, символа образа.
Кстати исследования по триггерам были на Беломорской станции МГУ( недалеко живёт моя родня ) Ещё в начале 60-х годов (!) работали с гигантскими клетками тритонии.
Результаты были ошеломляющими , но потом достались американцам и по тритонии работает в Америке, целый институт ( почему я и говорю , что не могут довести до ума давно открытое).
Опять же к закольцовке в районе гиппокампа.
То , что вы говорите "нервная активность мыследеятельности" : это осознаваемый образ . Нейроны "бегают" по цепочке активности в плотном кольце.
К этому кольцу подключаются многочисленные источники от всего организма включая гомеостатическую значимость, мотивационная составляющая, ориентировочные реакции .
Весь этот сгусток и есть "нервная модель мысли". Но на выходе активно небольшое количество нейронов , которые можно регистрировать ЭЭГ.
Этот сгусток активности , совершенно безликий, обеспечивается электрическим возбуждением.
Нейроинтерфейс , может только интерпретировать с малой точностью о чём думает человек , внешне наблюдая за его поведением.
Но как показали опыты с тритонией Питера Геттинга, который тоже исследует escape swim тритонии и приходит к ошеломляющему заключению: те же самые нейроны, которые генерируют escape swim, способны генерировать ещё одну поведенческую программу. (!)
Теперь вы понимаете в каком замешательстве будет интерфейс?
Настройка сбивается раз и навсегда. Это и есть те самые открытые позже Бехтеревой "гибкие звенья" или по Каплану, "квазистационарные состояния".
Такие сложности ожидают пионеров интерфейса.


Edited at 2018-10-19 06:23 pm (UTC)
Re: Сначала модель понимания.
Сложности безусловно ожидают. И те, что вы сказали, и другие, технические. В тех интервью, что я привел, ученые говорят, что они измеряют «эхо» событий. Они прекрасно осознают, что видят не сам процесс, но лишь его тень, не нужно их дополнительно убеждать. В то же время «эхо» отнюдь не безликое, оно имеет разные черты в зависимости от происходящего в психике.

Иначе невозможно было бы изучать мозг.

“Справедливо сказать, что разные области коры более или менее… специфичны какому-то условию, каким-то когнитивным процессам” -- это не мои слова, это утверждает человек, который всю научную жизнь анализирует сигналы из мозга человека. Он знает, о чем говорит.

Что же касается сбивания настройки, то это теоретический вывод. Практика интереснее. Парализованная пациентка Jan Scheuermann использует интерфейс уже несколько лет.

Изъян сегодняшних инвазивных интерфейсов в том, что снимается активность очень небольшой группы нейронов, а электроды со временем зарастают глиальной оболочкой. Т.е. и без того бедный сигнал становится еще беднее. Неинвазивных -- в низком разрешении, сильном размытии сигнала.

Эти проблемы решаемы.

Понятно, что в будущем BCI не позволит читать мысли человека во всей их полноте, передавать всю палитру внутренних образов и ощущений. Но от BCI такого мы и не ждем. Это инструмент, у которого свои возможности и свои ограничения. Ни того, ни другого мы еще не достигли.

Впереди много интересного.

Засим разговор прекращаю, он пошел по кругу. Я в самом начале давал ссылки на видео и статьи, не стоит их игнорировать: там нагляднее и подробнее, что важно, от лица самих исследователей BCI.