RB.RU совместно со Сколтехом запускает серию перекрестных интервью с ведущими учеными и предпринимателями, которые занимаются развитием инновационных технологий.
Участники беседы:
-
Александр Панов — CEO и основатель Neiry (компания-разработчик нейроинтерфейсов), CEO и основатель «КБ-12» (группа компаний и martech-акселератор), сооснователь Impulse Machine (gamedev-студия), а также адвайзер и инвестор нескольких стартапов
Михаил Лебедев — профессор Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколтеха
RB.RU поговорил с Александром и Михаилом о том, что могут и не могут интерфейсы «мозг-компьютер», как ученые и стартаперы выходят за рамки экспериментов в лаборатории и придется ли каждому из нас вскрывать череп, чтобы установить себе нейроинтерфейс.
«В будущем все наше тело будет напичкано датчиками» — интервью с нейробиологом Сколтеха и главой neurotech-стартапа
Елена Черкас
— Давайте начнем с обсуждения того, что такое нейротех сегодня. Какие компании или решения есть на рынке нейротехнологий?
Александр: Под нейротехнологиями мы понимаем программно-аппаратные комплексы, которые взаимодействуют напрямую с мозгом и добавляют ему какие-то новые возможности. Например, могут анализировать его состояние или отдавать управляющие команды компьютеру.
Ситуацию в отрасли я бы описал так: все ждут, что вот-вот будет революция, но она не наступает.
Игроков, которые представлены на рынке, можно условно разделить на три категории:
-
Первая группа компаний делает простые нейроинтерфейсы, которые отлично заходят для медитации. Например, NeuroSky или Muse. Это простые устройства, с одним или двумя электродами, которые обычно крепятся ко лбу. К нейротехнологиям они относятся косвенно, так как ото лба до мозга человека есть еще огромное количество мышц.
Сфера применения таких устройств, помимо медитации — простенькие игры. Например, шарик подвинуть «силой мысли». Впрочем, до конца не понятно — дело в силе мысли или в мимической активности бровей.
Я бы отнес эту категорию к игрушкам. Они дешевые, $100-200 на Amazon.
Второй блок — это компании, которые выпускают более сложные устройства, стоимость которых варьируется в районе $7-10 тысяч. Пример такой компании — Neurable (Бостон). Они делают устройства, в которых электроды крепятся к разным частям головы, не только ко лбу. У них есть решения для исследований и для игр.
Третий блок — это Jtek и похожие компании. Они производят профессиональные устройства, которые используют врачи и исследователи.
Мы стараемся держаться между первыми и вторыми. Наши решения работают, но не стоят неподъемных денег, которые пользователь не сможет заплатить.
— За счет чего вам удалось снизить цену?
Александр: Мы пытаемся использовать более дешевые инженерные подходы, чтобы снизить стоимость.
Основная проблема в нейротехнологиях — недостаток продуктовой ценности.
Потому что люди хотят сразу «вау»: и хорошую обертку, и хорошие впечатления в процессе. Пока не все получается, но это только первые заходы.
— В чем причина разрыва и невозможности сделать это «вау» — непонимание того, как мозг работает?
Михаил: Непонимание того, как мозг работает, — это, конечно, проблема, но основная сложность, на мой взгляд, заключается в записи сигналов из мозга.
Для этого существует два способа: инвазивный и неинвазивный. Последний легче и удобнее для пользователя (нужно просто надеть электроды на голову), но при такой записи мы получаем сигнал плохого качества. По сути это электроэнцефалограмма, которая представляет собой синхронизированную активность миллионов нейронов. Она проходит через череп, и мы можем ее записать. Но информационная ценность такой активности невелика.
— Что происходит в этот момент в мозге? Как это работает?
Михаил: Представьте распараллеленный компьютер: разные элементы выполняют свою функцию. Каждый элемент несет информацию, отличную от другого. При этом есть часы, которые синхронизируют передачу данных. Если такой сигнал есть, то мы увидим его на ЭЭГ. Синхронизация может быть внутренняя, когда ритмы генерируются самим мозгом, или она может происходить за счет внешнего сигнала.
Александр: Большинство решений работают с мозгом как с черным ящиком. Не понимая на 100%, что происходит там внутри, мы пытаемся ловить интересные зависимости. Ученые помогают выдвинуть гипотезы, а дальше мы проверяем на выборке людей, сможем ли мы добиться достаточно точной классификации сигналов.
Существуют также вызванные потенциалы. Например, если я щелкну пальцами пару раз, то в мозге можно будет обнаружить волну, синхронизированную с ними с небольшой задержкой. Это входной сигнал, который можно детектировать, а дальше проверить, заметил ли его мозг.
Можно попросить что-то представить, например, как вы сжимаете правую руку, и снять данные из другой области мозга.
По своей сути, нейротехнологии — это интерфейс, связывающий мозг и компьютер без посредников.
Сегодня это плохо работает, и причин много, от простых до сложных:
По моему мнению, главная проблема все-таки заключается в том, что никто точно не понимает, как работает мозг.
Нам нужен хороший контакт с кожей, и это одинаково сложно сделать как на людях, у которых растут волосы на голове, так и на лысых.
В процессе исследований очень сложно объяснить людям, что мы от них хотим. Не хватает слов, одинаково озвученные задачи дают очень разные персональные интерпретации.
Необходимо очень большое число датасетов, чтобы классифицировать сигналы по аналогии.
Михаил: Еще есть проблема с выбором задач, которые дают человеку при сборе данных. Надо искать что-то между совсем примитивной, как закрыть глаза, и совсем сложной — «сейчас считаем все мысли».
Александр: Мы используем известные и стабильно работающие в лабораторных условиях решения для классификации тех или иных импульсов головного мозга. Например, решения, которые хорошо работали в лабораторных условиях, с парализованными людьми, но не работали для обычных потребителей.
Мы сделали продукт — шлем виртуальной реальности со встроенным энцефалографом с сухими электродами, в котором есть разные игры, а пользователи могут играть как только «силой мысли», так и совмещая с управлением контроллерами.
Это новый пользовательских опыт, а для нас это отличный механизм сбора больших деперсонализированных данных. Мы называем это ЭЭГ, собранным со счастливых и увлеченных пользователей.
Эксперименты в лаборатории очень скучные, если ты просто сидишь напротив экрана. Я в таких условиях сразу начинаю хотеть спать. А если ты играешь, то процесс тебя забавляет, и данные на выходе получаются лучше.
Шлем виртуальной реальности — это просто удобный способ для крепления электродов, в нем нет особой ценности. Куда важнее различные игры, которые мы делаем. Для пользователя это источник новых эмоций, а мы на полученных данных тренируем наши алгоритмы для создания других, уже массовых и промышленных, решений.
— Это очень контринтуитивная штука, мы привыкли представлять сбор данных в «стерильных» лабораторных условиях, где все можно контролировать и убрать все лишние факторы.
Александр: Да, а здесь все наоборот. Наш подход — это сбор данных через игры, развлекательные и образовательные, так называемый edutainment, когда мы геймифицируем скучный для детей образовательный процесс. Сначала мы подготовили аппаратное обеспечениe, так как на рынке не было ничего подходящего. Затем разработали продукты, которые сейчас масштабируем.
Нам важно, чтобы как можно больше наших устройств были в развлекательных парках и в школах по всему миру.
В будущем мы планируем предлагать большие промышленные решения для предприятий или те, что сможет использовать каждый человек в повседневной жизни.
Михаил: Мне кажется, очень интересны устройства для изучения сна. Например, системы, которые могут определять, что водитель засыпает.
Александр: Тут необязательно использовать интерфейс «мозг-компьютер», они не самые удобные. Дешевле и удобнее делать айтрекинг с помощью фронтальной камеры. Иначе можно столкнуться с саботажем, когда люди отказываются надевать устройства. Возможно, это может сработать для чего-то более сложного.
Вопрос к ученым: если человек с точки зрения физиологических параметров в норме, а с точки зрения психологических — нет, и ему нельзя садиться за руль, можем ли мы это детектировать с помощью ЭЭГ?
Михаил: Можем. Спит или нет водитель — можно и по глазам определить, но есть такое понятие, как частичный сон. Например, когда дельфин плавает, у него сначала спит одно полушарие, а потом другое. У человека такой частичный сон тоже есть. Общее представление о нем существует, но в целом это явление очень плохо исследовано. Возможно, если бы мы знали о нем больше, мы бы смогли сократить количество аварий, связанных с человеческим фактором.
— Давайте вернемся к разговору про психологическое состояние. Это ведь важно не только для водителей, но и для пилотов, например. Как мы можем узнать о нем больше? Что мешает этому?
Михаил: В лабораториях мы всегда имеем дело с небольшим числом испытуемых, а для этой задачи нужны большие данные. Если набрать данные о психологическом состоянии на большом числе людей, то что-то можно будет выявлять. Люди все очень разные.
Александр: Да, даже в течение дня.
Михаил: А если вернуться к проблемам — я много работал с обезьянами, там своя специфика. Их не попросишь что-то представить. На обезьянах хорошо видна разница между фиксацией сигналов в экспериментальных и в произвольных условиях.
В жестких экспериментальных условиях, когда записывают их мозговую активность, часто оказывается, что записывают не то, что ищут, а то, как обезьяна адаптируется к этим условиям, так как для нее это большой стресс.
Поэтому необходимо искать золотую середину между жесткими экспериментальными условиями и произвольным поведением, когда обезьяна предоставлена сама себе.
— Возвращаясь к играм, интересны ли большие данные, собранные таким «грязным» способом, с научной точки зрения? Получится ли в шуме найти закономерности?
Александр: Данные, которые мы получаем из игры, достаточны для анализа. В дальнейшем мы будем работать с комбинациями датчиков, например, ЭЭГ плюс айтрекинг.
Михаил: Зачем записывать ЭЭГ, если есть камера? В процессе работы нельзя забывать про так называемую «проблему вечеринки». В данный момент мы ведем себя дисциплинированно, и никто друг друга не перебивает, а на вечеринке все говорят друг с другом. При таком уровне шума сложно услышать, кто говорит на другом конце стола. Это по айтрекингу не установишь, но можно установить, записывая ЭЭГ у всех участников и выявляя, чьи мозги и когда синхронизируются.
— Как вы можете прокомментировать этическую составляющую сбора таких данных? Не переживаете ли вы за какие-то неожиданные последствия?
Александр: У нас не так много возможностей. Мы не можем получать данные, которые как-то могут повлиять на человека или на человечество, чтобы был затронут этический аспект.
Михаил: Камера на нас смотрит, записывает электрическую активность мозга, наши реакции. Критично ли это? Не вторжение ли это в наш привычный мир? Меня как ученого это не столь сильно волнует. Но есть группа философов, которых волнует, и они пишут труды по этике.
Уже есть данные, что по электрическим сигналам мозга можно отличать людей, как по отпечаткам пальцев.
Александр: Наши решения не позволяют этого сделать. Но даже если бы и могли, то это не так страшно, так как мы не работаем с пациентами и не создаем медицинские решения. И пока мы не храним персональные данные. Но и в любом случае я не представляю, какую опасность эти данные могут представлять. Поэтому пока я не волнуюсь.
— Я думаю, что такой вопрос надо будет задать лет через 40-50.
Александр: Я надеюсь, что раньше.
Михаил: Все-таки читать мысли уже можно. И я приведу пример — эксперимент про инициализацию движений. Его суть заключается в следующем: человеку объяснили, что если горит зеленая лампочка, он может сделать несколько движений, а если красная — то нет. Когда участник видел зеленую лампочку, у него возникала внутренняя готовность. И прямо в этот момент, еще до того, как он успевал пошевелиться, загоралась красная лампочка. То есть компьютер прочитал мысли и предвосхитил желание человека.
По такому же принципу можно показать человеку товар и определить, какие конкретно свойства этого товара ему нравятся.
Александр: Это можно реализовать и без нейроинтерфейса. В любом случае, мне кажется, что об этических проблемах рано говорить, так как нет ни готового решения, ни достаточного количества пользователей.
Михаил: На мой взгляд, в стимулирующих воздействиях есть этическая составляющая.
Александр: Да, в случае со стимуляцией мы в каком-то смысле «влезаем» внутрь. Это реальное вмешательство, которое может навредить. Но мы пока этим не занимаемся, и это уже ближе к инвазивным методам.
— Я бы хотела поговорить про инвазивные и неинвазивные интерфейсы. Разрыв между их возможностями непреодолим?
Михаил: Появляются новые методы, которые могут сократить этот разрыв, например, фМРТ. Но, конечно, у инвазивных методов больше возможностей.
— У всех в будущем появятся инвазивные интерфейсы, или есть способы не вскрывать череп?
Михаил: Уже существует способ работы через кровеносную систему, зонд вставляют в вену. То есть не обязательно вскрывать череп. Но в любом случае я думаю, что будущее за инвазивными методами, и когда-нибудь все наше тело будет напичкано датчиками, считывающими различные параметры. Ведь и в мозге можно отслеживать не только электрическую активность, но и различные химикаты, состояние сосудов. Это нас улучшит.
Александр: Мне кажется, что все равно нужно будет вставлять электроды в мозг в будущем, так как это создаст намного большую продуктовую ценность. Возможностей у инвазивной системы будет невообразимо больше, чем у неинвазивной.
— При поиске продуктовых решений вы сначала смотрите на научные исследования и пытаетесь придумать что-то на их основе или что-то придумываете, а потом смотрите, реализуемо ли это с научной точки зрения?
Александр: Оба процесса в действии. У нас есть люди, которые постоянно исследуют новые статьи. Продуктовые менеджеры смотрят на их идеи и ищут возможности для их реализации. Это очень сложный процесс.
— Несколько блиц-вопросов. Что вам интереснее: интерфейсы мозг-компьютер или мозг-мозг?
Александр: Мозг-мозг все равно идет через компьютер, необходимо промежуточное звено.
Михаил: Для научной деятельности интересны интерфейсы мозг-компьютер, а для научно-популярной — мозг-мозг.
— Где быстрее можно приблизиться к пользователю, в медицинских интерфейсах или развлекательных?
Александр: Никогда не знаешь, где выстрелит.
— Главный барьер на пути сближения с пользователем?
Александр: Не хватает денег! Тут нужны миллионы долларов. Поэтому и конкуренции особой нет — нет денег, за которые можно было бы конкурировать. В России недостаточно денег на исследования, но здесь бизнес спасает международное научное сообщество.
Михаил: Образовался любовный треугольник: ученые, бизнес и бюрократы. Но это все решаемо.
Александр: Да, я согласен, все проблемы решаемы в будущем. Заинтересованных людей достаточно, и деньги, при должном умении, можно найти.
В заключение беседы мы попросили Александра и Михаила задать по одному вопросу друг другу
— Александр: Михаил, если говорить о готовности науки: существует мало работающих подходов для фиксации мозговой активности. На мой взгляд их максимум пять. Вы согласны? Сколько их, по-вашему?
Михаил: На мой взгляд, их намного больше. Не менее 25, так как их можно использовать в комбинациях.
Александр: При наличии больших массивов «шумно» собранных данных, но с хорошей разметкой, можно ли найти новые методы?
Михаил: Да, конечно.
— Михаил: Когда уже научное сообщество начнет получать помощь от богатого бизнеса? (смеется).
Александр: Мы не очень богатые. Но мы думаем над тем, чтобы давать конкретные задачи научным институтам и их оплачивать. А всерьез помогать, конечно, должно государство.
Источник: