- В 2004 году в ходе испытаний BrainGate использовалась решётка Utah (чип 4×4 мм со 100 электродами), чтобы позволить парализованному мужчине перемещать курсор и играть в Pong.
- В 2012 году Кэти Хатчинсон, 58-летняя парализованная женщина, с помощью мозгового импланта управляла роботизированной рукой, чтобы взять бутылку и сделать глоток кофе.
- В 2016 году доброволец с протезированной рукой, управляемой BCI, мог ощущать тактильные ощущения, когда протезированные пальцы касались предметов.
- К 2017 году исследователи продемонстрировали беспроводные BCI, избавившись от громоздких кабелей и разъёмов, использовавшихся в ранних системах.
- В мае 2023 года беспроводной интерфейс мозг–позвоночник позволил 40-летнему мужчине, парализованному в течение 12 лет, стоять, ходить и подниматься по лестнице, причём результаты сохранялись более года.
- В 2023 году декодеры UCSF переводили воображаемую речь в синтезированный голос с помощью мозгового импланта, достигая скорости около 78 слов в минуту.
- В 2022 году пациент с имплантом Synchron написал текст “Hello World” полностью через имплант — это был первый в мире твит, созданный напрямую мыслью.
- В 2021 году проект под руководством Стэнфорда позволил парализованному мужчине печатать со скоростью 90 символов в минуту (около 18 слов в минуту), представляя себе рукописный текст, используя словарь из 125 000 слов.
- В мае 2023 года Neuralink получила одобрение FDA на начало испытаний на людях, и к середине 2024 года имплантировала своё беспроводное устройство N1 первому пациенту, достигнув пяти имплантированных пациентов к середине 2025 года.
- В мае 2023 года Paradromics провела первое в мире испытание на человеке своего прямого интерфейса Connexus с 1600 каналами в Университете Мичигана.
Интерфейсы мозг–компьютер — устройства, которые напрямую соединяют наш мозг с компьютерами — больше не научная фантастика. Сегодня мозговые импланты позволяют людям двигаться, говорить и взаимодействовать с машинами, используя только свои мысли worksinprogress.co. Хотя ни один BCI пока не одобрен FDA для широкого применения, эксперты прогнозируют, что первый может появиться в течение ближайших пяти лет worksinprogress.co. Тем временем BCI уже помогают парализованным пациентам управлять компьютерами, управлять протезами и даже возвращать способность говорить или ходить. Этот подробный отчёт объяснит, что такое BCI, как они работают, откуда появились, что могут делать сегодня и как они могут изменить наше будущее — к лучшему или худшему.
Что такое BCI и как они работают?
Интерфейс мозг–компьютер (BCI) — также называемый интерфейсом мозг–машина — это система, которая позволяет человеку управлять внешним устройством с помощью мозговых сигналов gao.gov. По сути, BCI преобразует электрическую активность нейронов (клеток мозга) в команды, которые могут управлять компьютерами, роботами, протезами или другими машинами worksinprogress.co. Это обеспечивает прямой канал связи между мозгом и устройством, минуя обычные пути нервов и мышц тела.
Как мозг посылает команды машине? Большинство интерфейсов мозг-компьютер (BCI) работают по схожей схеме. Сначала система регистрирует активность мозга. Это можно сделать с помощью имплантированных электродов, которые улавливают сигналы непосредственно от нейронов, или с помощью неинвазивных датчиков (например, ЭЭГ-шлема), которые фиксируют электрическую активность или активность кровотока мозга снаружи черепа gao.gov. Затем необработанные сигналы декодируются компьютерными алгоритмами — часто с использованием машинного обучения — чтобы интерпретировать намерения пользователя. Наконец, декодированное намерение преобразуется в действие, например, перемещение курсора, выбор буквы или управление роботизированной конечностью. Обычно пользователь и BCI проходят совместное обучение: человек учится генерировать мозговые сигналы определённым образом (например, представляя движение руки, чтобы подать сигнал «клик»), а система машинного обучения адаптируется к распознаванию этих конкретных нейронных паттернов gao.gov. Со временем такое совместное обучение делает взаимодействие мозга и устройства быстрее и точнее, по сути формируя у пользователя новый навык.
Инвазивные и неинвазивные BCI: BCI бывают двух основных типов — имплантируемые и внешние. Имплантируемые BCI требуют хирургической установки электродов на поверхность или внутрь мозга. Поскольку они улавливают сигналы непосредственно от нейронов с минимальными помехами, импланты обеспечивают высокоточное управление, что важно для сложных задач, например, для точного движения роботизированной руки gao.gov. Однако операции на мозге сопряжены с рисками, такими как инфекция или повреждение тканей, и полностью имплантируемые системы всё ещё являются экспериментальными. Неинвазивные BCI, напротив, используют внешние датчики (обычно электроэнцефалографические — ЭЭГ — электроды на коже головы или новые методы, такие как функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия — fNIRS) для измерения активности мозга без операции gao.gov. Неинвазивные устройства безопаснее и проще в использовании (можно просто надеть шлем как шапку), но сигналы становятся слабее и шумнее после прохождения через череп. Это означает, что неинвазивные BCI обычно обеспечивают более медленное и менее точное управление — они подходят для простых задач, таких как выбор букв или игры, но пока недостаточно точны для, например, управления протезами или быстрой коммуникации. Исследователи активно совершенствуют оба типа: имплантируемые BCI делают менее инвазивными и беспроводными, а неинвазивные — более чувствительными и портативными (например, беспроводные ЭЭГ-шлемы для работы с телефонами) gao.gov.
Вкратце, BCI «читает ваши мысли» в ограниченном смысле — он фиксирует определённые паттерны мозговой активности, которым вы научились управлять по команде, — и преобразует эти мысли в реальные действия во внешнем мире. Эта технология открывает новый канал управления и коммуникации для людей, чьи тела не могут выполнять команды разума, и даже открывает путь к усилению человеческих способностей в будущем.
Краткая история технологии BCI
Мечта о соединении мозга с машинами существует уже десятилетиями, но только недавно технологии BCI продвинулись от лабораторных экспериментов к испытаниям в реальной жизни. Учёные начали изучать электрические сигналы мозга в начале XX века — в 1924 году немецкий исследователь Ханс Бергер записал первую человеческую электроэнцефалограмму (ЭЭГ), обнаружив слабые электрические ритмы мозга снаружи черепа worksinprogress.co. К 1960-м годам исследователи поняли, что эти сигналы можно использовать для передачи информации. В знаменитой демонстрации 1964 года нейроучёный Хосе Дельгадо даже использовал радиоуправляемый имплантат, чтобы остановить бегущего быка, посылая электрические импульсы в его мозг — наглядное доказательство того, что стимуляция мозга может влиять на поведение worksinprogress.co. Примерно в то же время другие показали, что считывание сигналов мозга может выявлять намерения: в одном эксперименте простая мысль о нажатии кнопки (без фактического движения) вызывала измеримые изменения ЭЭГ, которые могли запускать слайд-проекторworksinprogress.co.
Термин «интерфейс мозг-компьютер» был введён в 1973 году компьютерным учёным Жаком Видалем worksinprogress.co. Видаль задался вопросом, можно ли использовать сигналы мозга для управления внешними устройствами — даже предположив возможность мысленного управления протезами или «космическими кораблями». В 1970-х он доказал, что мозговые волны ЭЭГ позволяют пользователям перемещать курсор по лабиринту на экране только силой мысли worksinprogress.co. Эти ранние BCI были очень примитивными (и ограничивались шумностью ЭЭГ с поверхности головы), но они показали, что концепция работоспособна.
Реальный прогресс ускорился, когда учёные начали записывать сигналы непосредственно с поверхности или изнутри мозга. К концу 1990-х первый имплантированный BCI у человека был осуществлён неврологом Филипом Кеннеди, который внедрил проволочный электрод в мозг мужчины с синдромом запертого человека. Имплантат улавливал сигналы из моторной коры пациента (область, управляющая движением), что позволяло ему — с большим трудом — медленно перемещать курсор компьютера и набирать буквы worksinprogress.co. В начале 2000-х академические команды под руководством таких исследователей, как Джон Донохью и Мигель Николелис, продемонстрировали, что обезьяны могут управлять роботизированными руками или курсорами компьютера с помощью мозговых имплантатов, проложив путь к испытаниям на людяхworksinprogress.co.
Важной вехой стал 2004 год, когда было проведено первое клиническое испытание имплантируемого BCI у человека, известное как испытание BrainGate worksinprogress.co. В одном широко освещавшемся случае 25-летнему мужчине-квадриплегику в моторную кору был имплантирован миниатюрный Utah array (чип размером 4×4 мм с 100 электродами). С его помощью он смог перемещать курсор на экране и даже играть в простую видеоигру Pong, используя только свои мысли — «чип для мозга читает мысли человека», гласил один из заголовков BBC того времени worksinprogress.co. Несколько лет спустя, в 2012 году, исследователи BrainGate позволили 58-летней парализованной женщине, Кэти Хатчинсон, управлять роботизированной рукой силой мысли. В знаковом эксперименте она использовала управляемую мыслями роботизированную руку, чтобы взять бутылку и сделать глоток кофе через соломинку — впервые за 15 лет после инсульта она смогла взять предмет в руку theguardian.com. Врачи назвали это первым случаем, когда имплантат напрямую декодировал сигналы мозга пациента для управления роботизированной конечностью theguardian.com. Это стало впечатляющим доказательством того, что мысленные команды могут заменить физические движения.
В 2010-х годах исследования BCI быстро продвигались вперёд. Академические команды увеличивали количество электродов (для более высокого разрешения сигнала) и совершенствовали алгоритмы декодирования. Пользователи с параличом достигали всё более сложного управления: перемещали курсоры для набора сообщений, управляли роботизированными конечностями, чтобы пожимать руки или кормить себя, а также даже возвращали себе ощущение осязания с помощью BCI, стимулирующих мозг. Например, в 2016 году доброволец с протезированной рукой, управляемой BCI, мог чувствовать, когда пальцы протеза касались предмета, благодаря электродам, передающим сенсорные сигналы в сенсорную кору его мозга theguardian.com. К 2017 году другие группы внедрили беспроводные BCI, избавившись от громоздких кабелей и разъёмов, которые требовались в ранних системах. Тем не менее, эти достижения в основном происходили в исследовательских лабораториях с участием небольшого числа добровольцев.
За последние несколько лет, однако, мы достигли переломного момента. Инвестиции в нейротехнологии резко возросли, и стартапы объединились с академическими лабораториями. В результате в этой области наблюдается всплеск прорывных открытий и первые шаги к коммерческим BCI. На самом деле, с момента того первого испытания в 2004 году, несколько десятков человек по всему миру получили экспериментальные интерфейсы мозг-компьютер (почти все с тяжелыми формами паралича или нарушениями коммуникации) worksinprogress.co. Уроки, полученные от этих пионеров, в сочетании с современными вычислительными технологиями и ИИ, вывели BCI на грань реального применения. «Это значительный скачок по сравнению с предыдущими результатами. Мы находимся на переломном этапе», — сказал профессор Ник Рэмси, нейроучёный, в 2023 году theguardian.com, комментируя быстрый прогресс. В следующих разделах будет рассмотрено, для чего сегодня используются BCI, кто движет инновациями, последние достижения на 2024–2025 годы и каким может быть будущее.Текущие применения технологии BCI
BCI изначально разрабатывались как медицинские исследования для помощи парализованным людям — и действительно, медицинские и вспомогательные применения остаются основными. Но по мере развития технологии мы видим, как BCI выходят и в другие сферы — от коммуникаций до развлечений и национальной обороны. Вот некоторые ключевые области, где BCI оказывают влияние:
Медицина и восстановление движений
Медицинские применения BCI сосредоточены на восстановлении утраченных функций у людей с травмами или неврологическими расстройствами. Одно из главных применений — предоставление парализованным пациентам возможности управлять вспомогательными устройствами. Это включает использование BCI для передвижения на инвалидных колясках, управления курсором компьютера или протезированными роботизированными конечностями. Например, в клинических испытаниях пациенты с высокими травмами спинного мозга (которые не могут двигать руками или ногами) использовали имплантированные BCI, чтобы управлять роботизированными руками с достаточной координацией, чтобы кормить себя или брать предметы theguardian.com. Другие управляли моторизованными инвалидными колясками или экзоскелетами, используя только сигналы мозга. Эти системы могут значительно повысить самостоятельность людей, которые иначе полностью зависят от опекунов.
Возможно, самым ярким недавним примером является использование BCI для восстановления способности ходить у людей с параличом. В мае 2023 года исследователи из Швейцарии объявили, что 40-летний мужчина, который был парализован 12 лет, снова может ходить благодаря беспроводному интерфейсу мозг–позвоночник cbsnews.com. Команда имплантировала электроды в двигательные зоны его мозга и в спинной мозг ниже места травмы. Эта система расшифровывает его намерение двигаться и преобразует эти мысли в стимуляцию спинномозговых нервов, эффективно преодолевая повреждённый участок спинного мозга. Удивительно, но теперь мужчина может стоять, ходить и даже подниматься по лестнице с помощью этой системы, и она остаётся стабильной уже более года cbsnews.com. «Мы зафиксировали мысли… и преобразовали эти мысли в стимуляцию спинного мозга для восстановления произвольных движений», — объяснил нейроучёный Грегуар Куртин, возглавивший работу cbsnews.com. Даже когда BCI выключен, пациент сохраняет часть восстановленных движений, что говорит о том, что интерфейс помог переобучить его нервную систему cbsnews.com. Этот прорыв даёт надежду, что BCI в сочетании со стимуляцией однажды смогут помочь многим парализованным людям вернуть подвижность.Помимо паралича, BCI исследуются и для других медицинских терапий. Учёные тестируют «замкнутые» мозговые имплантаты, которые отслеживают активность мозга и подают электрическую стимуляцию для лечения таких состояний, как эпилепсия, депрессия или хроническая боль. Например, экспериментальные устройства на основе BCI могут обнаруживать приближающийся эпилептический приступ по сигналам мозга и затем запускать стимуляцию для его предотвращения. В одном случае пациент с депрессией получил индивидуальный мозговой имплантат, который улавливал нейронные паттерны, связанные с депрессивными симптомами, и стимулировал другую область мозга для их облегчения — своего рода интеллектуальный нейронный кардиостимулятор. Это ранние испытания, но они намекают на будущее, где BCI смогут лечить неврологические и психиатрические расстройства, модулируя мозговые цепи в реальном времени.
Стоит отметить, что некоторые нейропротезы, уже широко используемые в медицине, можно рассматривать как базовые BCI. Например, кохлеарные имплантаты (преобразующие звук в электрические сигналы, передаваемые слуховому нерву) вернули слух более чем 700 000 человек — по сути, это компьютер, взаимодействующий с нервной системой. Глубокая стимуляция мозга при болезни Паркинсона (электроды, имплантируемые для подачи импульсов, улучшающих двигательную функцию) — ещё одна устоявшаяся нейротехнология. Разница в том, что эти устройства не расшифровывают сложные мозговые сигналы и не предполагают произвольного управления; они обеспечивают заранее заданный сигнал. Новые BCI идут дальше, считывая намерения человека и передавая их во внешние устройства или даже обратно в мозг.
Связь для людей с синдромом запертого человека
Одним из самых изменяющих жизнь применений BCI является восстановление коммуникации для людей, которые не могут говорить или печатать. Такие состояния, как инсульт ствола мозга или боковой амиотрофический склероз (БАС), могут привести к тому, что человек оказывается «заперт» в своем теле: он полностью в сознании, но не может двигаться или говорить. Традиционно такие пациенты могли бы общаться с помощью компьютерных систем отслеживания взгляда или других трудоемких методов (например, поочередно фокусируясь на буквах на экране). BCI предлагают гораздо более быстрый и естественный способ коммуникации, непосредственно подключаясь к речевым или языковым областям мозга.
Последние прорывы в этой области действительно впечатляют. В 2023 году две независимые команды продемонстрировали BCI, которые могут декодировать попытки речи в реальном времени и превращать их в текст или слышимые слова. В одном случае женщине, которая была полностью парализована и не могла говорить 18 лет (из-за инсульта), был имплантирован BCI над моторной корой речи её мозга. Система декодировала нейронные сигналы, которые она генерировала, когда представляла, что говорит, и преобразовывала их в синтезированный голос и цифровой аватар на экране. Это позволило ей общаться почти в 4 раза быстрее, чем при предыдущих лучших попытках, достигая примерно 78 слов в минуту (для сравнения, обычная разговорная речь — 100–150 слов в минуту) theguardian.com. Аватар даже отображал базовые мимические выражения, когда её предполагаемая речь озвучивалась вслух. «Наша цель — восстановить полноценный, воплощённый способ общения… Эти достижения значительно приближают нас к реальному решению для пациентов», — сказал профессор Эдвард Чанг, возглавлявший команду UCSF, добившуюся этого успеха theguardian.com. Хотя система допускала ошибки и имела некоторую задержку, это был первый случай, когда человек с практически полным отсутствием мышечного контроля «говорил» почти в реальном времени с помощью аватара, управляемого мозгом theguardian.com. Независимый эксперт назвал этот результат «настоящим скачком… переломным моментом» для BCI-технологий, приближающихся к практической полезности theguardian.com.
Ещё одна команда (в Стэнфорде/Калифорнийском университете в Дейвисе) работала с 47-летним пациентом с БАС, используя четыре крошечных импланта в области моторики речи для декодирования его попыток говорить. В 2024 году они сообщили, что этот BCI «речевой протез» позволил мужчине общаться с семьёй с помощью синтезатора речи, звучавшего как его собственный голос (на основе записей до потери речи) worksinprogress.co. В трогательный момент система позволила ему сказать своей маленькой дочери «Я ищу гепарда», когда она пришла домой в костюме гепарда — фразу, которую устройство декодировало из его нейронной активности и произнесло его прежним голосом worksinprogress.co. Удивительно, но всего после двух тренировочных сессий BCI переводил его мозговые сигналы в текст с точностью 97% (используя словарь из 125 000 слов) worksinprogress.co. Исследователи использовали специальную языковую модель (похожую на те, что стоят за автозаменой в телефонах), чтобы помочь предсказать предполагаемые слова по нейронным паттернам. Пациент мог подтверждать или отклонять декодированные предложения с помощью лёгких движений глаз или управления курсором силой мысли, что позволяло системе быстро совершенствоваться. По словам команды, после некоторой обратной связи устройство выдавало идеальные предложения в 99% случаев, что было бы немыслимо всего несколько лет назад worksinprogress.co. Этот восстановленный голос, даже если он синтетический, имеет огромное эмоциональное значение: это был первый раз, когда дочь мужчины услышала, как он «говорит» в её жизни.Помимо речи, интерфейсы мозг-компьютер (BCI) также позволили осуществлять текстовую коммуникацию посредством управления клавиатурами или интерфейсами для набора текста. Еще в 2011 году люди с параличом использовали BCI для перемещения курсора и набора примерно 5–10 правильных символов в минуту. Но и здесь прогресс ускорился. В 2021 году проект под руководством Стэнфорда установил мировой рекорд, позволив парализованному человеку «набирать» 90 символов в минуту (примерно 18 слов в минуту), просто представляя себе рукописный ввод spectrum.ieee.org. Мужчина мысленно выписывал буквы, а алгоритм импланта декодировал уникальные нейронные паттерны для каждой буквы, фактически «читая» его воображаемые движения ручкой spectrum.ieee.org. Это было более чем в два раза быстрее предыдущего рекорда скорости набора текста с помощью BCI (40 символов в минуту) spectrum.ieee.org, и стало самым быстрым таким BCI на сегодняшний день. Биомедицинский инженер, не участвовавший в проекте, был поражен, отметив, что это «как минимум на полпути к скорости набора текста здоровым человеком» и справедливо опубликовано в Nature spectrum.ieee.org. В совокупности эти достижения в коммуникации с помощью BCI свидетельствуют о том, что настоящие речевые протезы для тех, кто утратил способность говорить, уже на горизонте. В ближайшие годы пациенты с синдромом «запертого человека» смогут общаться с семьей, просто думая о словах, а имплант будет их декодировать и озвучивать — это глубокое восстановление связи.
Важно отметить, что нынешние системы все еще имеют ограничения (например, требуют громоздких внешних процессоров, иногда неверно интерпретируют слова или нуждаются в контроле), но направление развития очевидно. BCI переходят от трудоемкого по-буквенного набора к естественной коммуникации, близкой к разговорной скорости. Это изменит жизнь пациентов с такими заболеваниями, как БАС, и даже имеет более широкие перспективы — можно представить себе технологии будущего, позволяющие «беззвучную речь» для любого (например, «мысленные текстовые сообщения» прямо из мозга). Технологические гиганты, такие как Meta (Facebook), действительно исследовали неинвазивные гарнитуры, способные считывать нейросигналы для базовых слов (хотя сейчас они сосредоточились на других интерфейсах). Для широкой публики эти медицинские прорывы дают представление о том, как BCI в будущем могут позволить бесшовную коммуникацию в новых формах.
Развлечения, игры и повседневные потребители
Вне медицины, развлечения и потребительские технологии становятся площадкой для БМИ – особенно неинвазивных. Компании и исследовательские лаборатории разработали гарнитуры-БМИ, которые позволяют играть в видеоигры или управлять программным обеспечением с помощью мысленных команд, добавляя новое измерение интерактивности. Например, в некоторых экспериментальных играх игрок может перемещать объект или аватара на экране, концентрируясь или визуализируя движение. Еще в 2006 году игрушка Mattel Mindflex позволяла пользователям проводить шарик через полосу препятствий с помощью «мысли» (на самом деле – фокусировки для модуляции ЭЭГ-сигналов). Современные системы гораздо более продвинуты. Стартап Neurable продемонстрировал VR-игру, в которой игрок может выбирать и бросать предметы силой мысли (через гарнитуру, измеряющую активность мозга). Аналогично, в 2022 году OpenBCI (открытая нейротехнологическая компания) объединилась с Valve для создания дополнения к VR-гарнитуре, считывающего мозговые сигналы и другие физиологические данные, с целью интеграции управления БМИ в виртуальные реальности.
Идея в том, что БМИ могут сделать видеоигры более захватывающими – представьте, что вы накладываете заклинания в игре, просто думая команду, или игра ужасов, которая подстраивает сложность под ваш мозговой отклик страха. Они также могут сделать интерфейсы более доступными; простая БМИ может позволить управлять телевизором или устройствами умного дома без рук. На самом деле, исследователи уже связали потребительские ЭЭГ-гарнитуры с голосовыми помощниками: в 2024 году пациент с имплантом Synchron BCI смог управлять своей умной домашней системой Amazon Alexa, просто думая команды medtechdive.com. Хотя это был участник медицинского испытания, это демонстрирует потенциал интеграции с массовыми умными домами в будущем.
Еще одна развивающаяся область – это нейрообратная связь для благополучия и образования. Носимые БМИ (обычно ЭЭГ-обручи) продвигаются как устройства, помогающие медитировать, улучшать концентрацию или учиться, предоставляя обратную связь в реальном времени по активности мозга. Например, устройства вроде Muse направляют медитацию, проигрывая разные звуки в зависимости от уровня расслабленности пользователя (по данным ЭЭГ). Некоторые обучающие игрушки утверждают, что используют мозговые сигналы для улучшения внимания или упражнений на память. Это могут быть не «интерфейсы» для управления внешними устройствами, но это прямые гаджеты для считывания мозга, ориентированные на потребителей – шаг к нормализации нейротехнологий в повседневной жизни.
Это всё ещё рано для развлекательных BCI – управление видеоигрой с помощью мыслей пока менее надёжно и быстро, чем с помощью контроллера. Но тот факт, что крупные технологические компании инвестируют в такие исследования, говорит об интересе. «Сегодня наиболее эффективные BCI-технологии требуют инвазивных хирургических имплантатов… [но] у нас есть моральный долг» разрабатывать неинвазивные BCI для более широкого применения, — сказал менеджер проекта в поддерживаемой военными США программе неинвазивных BCI jhuapl.eduworksinprogress.co. По мере улучшения декодирования сигналов мы можем увидеть игровые консоли или AR/VR-системы, управляемые мозгом, которые позволят более естественное управление, или даже контент, который адаптируется к вашему эмоциональному состоянию, считывая сигналы мозга. BCI также могут добавить удобства — возможно, однажды вы сможете мысленно набрать номер телефона или написать сообщение, не поднимая палец. Такие компании, как Neurable и NextMind (приобретённая Snap Inc.), уже продемонстрировали прототипы контроллеров на основе ЭЭГ для очков дополненной реальности, что намекает на то, что потребительская электроника с управлением силой мысли уже на подходе.Военное и оборонное применение
Неудивительно, что военные проявляют большой интерес к BCI. Возможность управлять транспортными средствами или оружием с помощью мыслей или общаться молча, мозг-к-мозгу, на поле боя имеет явную научно-фантастическую привлекательность — и реальные тактические преимущества. Через DARPA (Агентство перспективных исследовательских проектов обороны) вооружённые силы США уже десятилетиями являются одним из главных спонсоров исследований BCI. Это привело к ряду поразительных демонстраций. В 2015 году доброволец с мозговым имплантом управлял военным симулятором истребителя F-35, используя только нейронные сигналы, по сути «телепатическое» пилотирование. Несколько лет спустя DARPA сообщила, что они масштабировали этот опыт: человек с BCI смог командовать и управлять роем симулированных дронов и истребителей одновременно, используя только мысли defenseone.com. «Сигналы мозга могут использоваться для управления… не только одним летательным аппаратом, но тремя… одновременно», — сказал Джастин Санчес, директор биотехнологического отдела DARPA defenseone.com. В 2018 году DARPA объявила, что эта система также обеспечивает обратную связь пользователю, отправляя информацию от машин обратно в мозг. По сути, пилот мог получать сенсорные данные от дронов напрямую в виде нейронных сигналов, что официальные лица описали как «телепатический разговор» между человеком и несколькими боевыми машинами defenseone.com. Такой двусторонний BCI позволял мозгу пользователя воспринимать то, что фиксируют сенсоры дронов, без каких-либо визуальных или слуховых подсказок — буквальная связь разум-машина. Хотя это происходило в симуляторе, эксперимент продемонстрировал потенциал для создания передовых боевых систем, где один оператор может координировать целую сеть беспилотных аппаратов со скоростью мысли.
Военные НИОКР в области BCI касаются не только управления техникой силой мысли. Также ведутся исследования BCI для улучшения коммуникации и принятия решений. Например, проект DARPA Silent Talk был нацелен на распознавание «намеренной речи» в мозговых сигналах солдата (той внутренней речи, которую вы ведёте у себя в голове) и передачу её по радио — чтобы войска могли координироваться без слов. Другое направление — мониторинг когнитивного состояния солдат с помощью ЭЭГ, чтобы определить, перегружены ли они, устали или находятся в состоянии ухудшения, чтобы ИИ-ассистенты могли подстроиться или командиры были предупреждены. ВВС тестировали BCI-системы для выявления моментов, когда пилоты или авиадиспетчеры могут допустить ошибку (по сигналам снижения внимания или высокой нагрузки) gao.gov, чтобы предотвратить аварии. Также есть интерес к использованию BCI для обучения, например, ускорения обучения путём стимуляции мозга или с помощью нейронной обратной связи.
И, конечно, военные рассматривают оборонительный аспект: обеспечение собственной кибербезопасности, если противники разработают BCI. Если солдаты будут полагаться на нейроинтерфейсы, можно ли их взломать или заглушить? Можно ли буквально внедрять пропаганду в чей-то мозг? Эти сценарии звучат фантастически, но военные стратеги начинают задумываться о них по мере развития BCI.
Стоит отметить, что большая часть военных разработок в области BCI, особенно связанных с нейроимплантами, всё ещё находится на экспериментальной стадии и ограничена лабораториями. Этические и практические препятствия означают, что мы не увидим «телепатических суперсолдат» в ближайшее время. Однако постепенное внедрение возможно — например, неинвазивные BCI, позволяющие спецназу общаться беззвучно во время секретных миссий, или пилоты дронов, управляющие несколькими БПЛА через нейролинк, чтобы действовать быстрее, чем позволяют ручные органы управления. Как отмечает GAO (Счётная палата США), BCI могут «улучшить возможности национальной обороны», позволяя военным управлять техникой на поле боя без помощи рук gao.gov. Это область, за которой стоит следить не только из-за её зрелищности, но и потому, что она часто становится источником инноваций, которые затем переходят в гражданские технологии (как это было с интернетом или GPS).
Крупнейшие игроки и новаторы в области BCI
Учитывая огромный потенциал интерфейсов мозг-компьютер, неудивительно, что появилось множество компаний и исследовательских групп, занимающихся этой технологией. Одни сосредоточены на инвазивных имплантах для медицины, другие — на носимых системах для потребителей, а третьи — на программном обеспечении и ИИ для расшифровки данных мозга. Вот некоторые из крупнейших игроков (и стартапов), ведущих революцию в области BCI:
- Neuralink: Возможно, самая известная компания в области BCI, Neuralink была основана в 2016 году Илоном Маском и другими. Neuralink разрабатывает сверхвысокоскоростной имплантируемый BCI — чип (называемый N1), вживляемый в череп с гибкими электродными “нитями”, которые проникают в мозг для регистрации сигналов нейронов. Устройство полностью беспроводное и полностью имплантируемое (без внешних портов), что призвано снизить риск инфекции и дискомфорт пациента worksinprogress.co. Первоначальная цель Neuralink — дать людям с параличом возможность управлять компьютерами или телефонами с помощью мыслей, но Маск также говорил о долгосрочных устремлениях “симбиоза” человека и ИИ (использование BCI для усиления человеческого интеллекта и не отставания от продвинутого ИИ) worksinprogress.co. Компания привлекла внимание демонстрациями обезьяны, играющей в Pong силой мысли, и свиньи с нейроимплантом, передающим сигналы мозга в реальном времени. В мае 2023 года, после некоторых задержек, Neuralink получила одобрение FDA на проведение первых испытаний на людях, а к середине 2024 года имплантировала свое устройство первому пациенту sphericalinsights.com. По состоянию на середину 2025 года Neuralink, по сообщениям, имплантировала свой BCI пяти пациентам с тяжелым параличом, позволив им управлять курсорами и даже роботизированными руками с помощью мысли reuters.com. Сейчас компания также запускает более масштабное испытание в Великобритании reuters.com. Neuralink привлекла около 1,3 миллиарда долларов инвестиций и оценивается примерно в 9 миллиардов долларов reuters.com — что отражает высокие ожидания инвесторов. Достигнет ли она грандиозной цели Маска или нет, Neuralink несомненно продвинула область вперед, особенно в инженерии автоматизированных хирургических роботов для точной имплантации крошечных, похожих на волосы электродов в мозг.
- Synchron: Основанная в 2016 году и базирующаяся в Нью-Йорке, Synchron является ведущим конкурентом Neuralink — но с совершенно иным подходом. BCI «Stentrode» от Synchron — это массив электродов, установленный на стенте, который хирурги вводят в кровеносный сосуд в мозге рядом с моторной корой reuters.com. Такой эндоваскулярный подход не требует трепанации черепа; имплантат доставляется через катетер по яремной вене и закрепляется в стенке сосуда, считывая сигналы мозга оттуда. Это менее инвазивно (больше похоже на установку сердечного стента, чем на операцию на мозге), хотя устройство собирает менее детализированные сигналы по сравнению с теми, что размещаются непосредственно в ткани мозга. На самом деле, Synchron первой вышла на клинические испытания на людях в США: компания получила одобрение FDA на раннее исследование осуществимости в 2021 году и с тех пор имплантировала свое устройство как минимум шести американским пациентам, а также четырем пациентам в Австралии ранее reuters.com. В этих испытаниях пациенты с параличом из-за БАС успешно использовали BCI Synchron для отправки текстовых сообщений, электронной почты и серфинга в интернете с помощью мыслей после периода обучения. В 2022 году пациент прославился тем, что написал в Twitter слова «Hello World» исключительно с помощью импланта — это был первый в мире твит, отправленный напрямую мыслью. К концу 2024 года Synchron сообщила о положительных результатах по безопасности — ни одного серьезного нежелательного явления, связанного с устройством, за год — что позволило достичь основной цели исследования medtechdive.com. Также было показано, что BCI работает стабильно: участники могли управлять цифровыми устройствами с помощью мысленных «моторных команд». В одной из демонстраций пациент с БАС и имплантом Synchron смог управлять своим умным домом (освещением и т.д.), соединяя сигналы мозга с Amazon Alexa medtechdive.com. Другой участник испытания использовал имплант для управления iPad и даже управлял гарнитурой Apple Vision Pro AR с помощью мысли medtechdive.com. Генеральный директор Synchron, доктор Томас Оксли, заявил, что компания сейчас готовит более масштабное ключевое исследование с участием десятков пациентов для получения полного одобрения FDA medtechdive.com. Примечательно, что среди инвесторов Synchron — Билл Гейтс и Джефф Безос reuters.com. Хотя в настоящее время технология компании обладает меньшей пропускной способностью, чем у Neuralink, преимущество Synchron в раннем старте iЕго тестирование на людях и относительные преимущества в области безопасности делают его серьёзным игроком на рынке BCI.
- Blackrock Neurotech: Более тихая, но обладающая глубоким опытом компания Blackrock Neurotech (основана в 2008 году в Юте) является ведущим поставщиком клинических имплантируемых электродных матриц – включая Utah array, используемый во многих знаковых академических исследованиях BCI. На самом деле, импланты Blackrock были задействованы в большем количестве испытаний BCI на людях, чем любые другие, и более 30 человек по всему миру имели устройство Blackrock в своем мозге (обычно в рамках исследований) sphericalinsights.com. Имплант Blackrock может записывать нейронные сигналы с высоким разрешением и даже обеспечивать стимуляцию; их технологии позволили достичь таких результатов, как рекорд BCI по набору текста — 90 символов в минуту, о котором говорилось ранее sphericalinsights.com. Сейчас Blackrock стремится коммерциализировать BCI для парализованных под брендом “MoveAgain”. Компания объявила о планах запустить первую коммерческую BCI-платформу (имплантируемую систему) уже в 2023–2024 годах blackrockneurotech.com, сосредоточив внимание на том, чтобы люди с травмами спинного мозга или БАС могли управлять компьютерами и вернуть себе независимость. Blackrock также разрабатывает электрод нового поколения под названием “Neuralace” — гибкую сетку, способную покрывать большие участки мозга. Долгий опыт компании (более 14 лет поддержки исследований BCI) и акцент на медицинской надежности дают ей уникальную перспективу. В последнее время Blackrock привлекла значительные инвестиции (включая $10 млн от технологического филантропа Synapse и $20 млн от фонда оборонных инноваций) blackrockneurotech.com для ускорения разработки продуктов. Если какая-либо компания и сможет обогнать яркие стартапы и первой получить одобренный FDA имплантируемый BCI, то это может быть Blackrock (возможно, в партнерстве с академическим консорциумом BrainGate). Действительно, GAO отметило в 2022 году, что “менее 40 человек по всему миру имеют имплантированные BCI” на сегодняшний день gao.gov – и большинство из них использовали устройства Blackrock – что подчеркивает, насколько этот сектор все еще находится на ранней стадии и является пионерским.
- Paradromics: Основанная в 2015 году в Остине, штат Техас, компания Paradromics — это стартап, разрабатывающий высокоскоростные мозговые импланты для восстановления коммуникации и других функций. Её флагманское устройство, называемое Connexus Direct Data Interface, представляет собой массив из 1600 каналов (электродов) — значительно больше, чем у многих современных имплантов — предназначенный для считывания сигналов на уровне отдельных нейронов sphericalinsights.com. Стратегия Paradromics заключается в сборе огромных объёмов данных мозга для выполнения сложных задач, таких как речь. В мае 2023 года компания достигла важного этапа, завершив первое в мире испытание своего импланта Connexus на человеке в Мичиганском университете, записав нейронную активность у добровольца с БАС techfundingnews.com. Процедура проводилась по специальному исследовательскому протоколу и подтвердила, что устройство можно имплантировать и оно функционирует в человеческом мозге. Paradromics использует новый инжектор по типу “EpiPen” для быстрой имплантации своих электродных массивов с минимальной травматичностью techfundingnews.com. Компания планирует долгосрочное клиническое исследование после одобрения FDA techfundingnews.com, с целью помочь пациентам, потерявшим способность говорить или печатать (например, при тяжёлых формах БАС), переводя их мысли напрямую в текст или речь. Paradromics привлекла более 100 миллионов долларов и даже заключила партнёрство с проектом NEOM в Саудовской Аравии для будущего финансирования techfundingnews.com. Её генеральный директор Мэтт Энгл смело утверждает, что их высокоскоростной подход будет “лучшим в своём классе”, сравнивая устройства конкурентов с прослушиванием снаружи стадиона, в то время как Paradromics “устанавливает микрофоны внутри стадиона” мозга techfundingnews.com. Время покажет, но Paradromics определённо стоит внимания в гонке за первое одобренное FDA нейроинтерфейсное устройство.
- Precision Neuroscience: Еще одна стартап-компания (соучредителем которой является Бенджамин Рапопорт, бывший участник команды-основателя Neuralink), Precision Neuroscience использует «минимально инвазивный» подход к имплантам. Их Layer 7 cortical interface — это ультратонкая гибкая матрица электродов (похожая на прозрачную пленку), которую можно просунуть под череп и разместить на поверхности мозга без полного вскрытия черепа sphericalinsights.com. Это в некоторой степени аналогично субдуральному электроду ЭКоГ, но вводится через крошечный разрез, снижая риски операции. Precision стремится лечить неврологические состояния, такие как паралич после инсульта или черепно-мозговая травма, размещая этот лист над участками коры и считывая сигналы (или стимулируя) с высоким разрешением. Поскольку устройство не проникает в ткань мозга, оно может быть более безопасным и даже удаляемым при необходимости (отсюда и «обратимость»). По состоянию на 2024 год Precision привлекла более 100 миллионов долларов инвестиций sphericalinsights.com. Они тестировали Layer 7 на животных и, по сообщениям, планируют испытания на людях для простой задачи, например, помочь пациентам после инсульта восстановить функцию кисти с помощью ортеза, управляемого BCI. Подход Precision находится где-то между инвазивными и неинвазивными методами, потенциально предлагая компромисс между точностью и безопасностью.
- Kernel: Не все игроки сосредоточены на имплантах – Kernel, основанная в 2016 году предпринимателем Брайаном Джонсоном, полностью ориентирована на неинвазивные BCI для повседневного использования. Видение Kernel – «демократизировать» нейротехнологии, сделав их такими же распространёнными, как носимые устройства. Они разработали гарнитуру под названием Kernel Flow, которая использует временную функциональную ближнюю инфракрасную спектроскопию (TD-fNIRS) – по сути, световые сигналы – для измерения активности мозга, связанной с кровотоком и оксигенацией en.wikipedia.org. Это как портативный, носимый сканер мозга, который может определять, какие области мозга более активны. Хотя fNIRS не фиксирует быстрые электрические всплески нейронов, он отслеживает гемодинамику мозга (немного похоже на мини-фМРТ). Kernel Flow может производить замеры с частотой 200 Гц и имеет множество оптодов (излучателей/детекторов света), покрывающих кожу головы en.wikipedia.org. Цель – использовать его для таких приложений, как мониторинг психического здоровья, раннее выявление когнитивных нарушений, изучение старения мозга и даже повышение производительности. Kernel по сути предлагает «нейронауку как услугу» – они запустили платформу, где другие исследователи или компании могут использовать гарнитуры Kernel Flow для сбора данных о мозге в больших масштабах. Например, они проводили исследования по измерению «BrainAge» (метрики здоровья мозга) и отслеживанию того, как мозг людей реагирует на стимулы или лекарства, всё это вне лабораторных условий. Изначально Джонсон основал Kernel с амбициозной целью создания протезов памяти, но затем переключился на неинвазивные технологии, увидев более быстрый путь к результату. Kernel привлекла более $100 млн и поставила устройства Flow исследовательским партнёрамsphericalinsights.com. Хотя Flow не позволяет управлять машиной силой мысли, это всё равно BCI в более широком смысле – он считывает ваш мозг и передаёт эти данные в компьютеры для анализа. По мере совершенствования технологий Kernel видит будущее, где обычные люди будут использовать мониторы мозга для таких задач, как повышение концентрации, управление стрессом или даже прямое общение мозг-компьютер без имплантов sphericalinsights.com. У них есть конкуренты на рынке неинвазивных BCI (например, Facebook Reality Labs исследовали оптические BCI, а стартапы вроде NextSense и Dreem создают наушники и повязки с ЭЭГ). Но смелая коммерциализация Kernel исследовательского сканера мозга заслуживает внимания.
(Многие другие компании также работают в области BCI, их слишком много, чтобы охватить всех полностью. Вот лишь некоторые из них: MindMaze (швейцарский единорог, использующий ЭЭГ+VR для реабилитации после инсульта) sphericalinsights.com, CorTec (немецкая компания, разрабатывающая полностью имплантируемые системы записи/стимуляции мозговых сигналов) sphericalinsights.com, Neurable (создаёт наушники с ЭЭГ для мониторинга внимания) sphericalinsights.com, а также различные другие компании, специализирующиеся на нишах вроде мониторинга мозга у водителей или нейромаркетинга. Даже крупные игроки, такие как Meta, IBM и Boston Scientific, пробовали себя в технологиях, связанных с BCI, или приобретали нейротехнологические стартапы. Эта растущая экосистема показывает, что как нейронаука, так и технологический мир рассматривают BCI как важную границу развития.)
Последние прорывы и новости (2024–2025)
Последние два года стали знаменательными для BCI: быстрый переход от лабораторных исследований к реальным демонстрациям и испытаниям на людях. Вот некоторые крупные прорывы и актуальные новости в области BCI на 2024–2025 годы:
- Август 2023 – BCI возвращает голос парализованной женщине: Исследователи из UCSF объявили о первой в мире системе BCI-to-speech, которая позволила женщине, потерявшей способность говорить, общаться через цифровой аватар. Используя сверхтонкий имплантат в речевой зоне мозга, система декодировала её попытки говорить со скоростью 78 слов в минуту, выводя предложения, произносимые аватаром на экране с мимикой лица theguardian.com. «Эти достижения значительно приближают нас к реальному решению для пациентов», — сказал профессор Эдвард Чанг о прорыве theguardian.com. Внешний эксперт назвал это «переломным моментом» для практического применения BCI theguardian.com.
- Май 2023 – Интерфейс мозг-позвоночник восстанавливает естественную ходьбу: В Швейцарии мужчина, парализованный из-за травмы спинного мозга, вновь смог ходить, стоять и подниматься по лестнице благодаря беспроводному BCI, соединяющему его мозг и позвоночник cbsnews.com. Импланты в его моторной коре в реальном времени передают сигналы стимулятору в нижнем отделе спинного мозга, активируя мышцы ног в соответствии с его мыслями. Опубликованный в Nature, этот подход оставался эффективным и через год, и, что примечательно, пациент даже восстановил некоторую произвольную подвижность ног при выключенном устройстве cbsnews.com. Исследование демонстрирует потенциал BCI в сочетании со стимуляцией для лечения паралича – кибернетический «нейронный обход», восстанавливающий связь между мозгом и телом.
- Октябрь 2024 – BCI Synchron доказал безопасность и пользу в американском исследовании: Synchron объявила о 12-месячных результатах своего COMMAND trial – первого в США испытания имплантируемого BCI – на шести пациентах с тяжелым параличом. Ни одной смерти или серьезных побочных эффектов не было связано с устройством, что позволило достичь основной цели по безопасности medtechdive.com. Кроме того, имплант на основе стента стабильно преобразовывал намерения движений пациентов в цифровые действия, позволяя им выполнять задачи, такие как отправка сообщений и управление умным домом с помощью мысли medtechdive.com. В видео один пациент с БАС с имплантом управляет Amazon Alexa и курсором iPad только с помощью мозга medtechdive.com. Благодаря этим успехам генеральный директор Том Оксли сообщил Reuters, что Synchron готовит более масштабное исследование с «десятками участников» в следующий раз medtechdive.com, что приближает компанию к коммерческому продукту.
- Июль 2025 – Neuralink начинает международные испытания на людях после первых имплантаций: После первых имплантаций BCI человеку в США в 2024 году компания Neuralink Илона Маска получила разрешение регулирующих органов в Великобритании и объявила о партнерстве с лондонскими больницами для тестирования своего мозгового чипа у пациентов с параличом reuters.com. К этому времени Neuralink сообщила, что пять пациентов имеют её беспроводной имплант и используют его для управления цифровыми устройствами без помощи рук reuters.com. В 2025 году компания также привлекла дополнительные инвестиции на сумму более $280 млн, сохранив свою оценку примерно на уровне $9 млрд reuters.com. Переход к международным испытаниям показывает, что Neuralink ускоряет свои клинические программы. Однако конкуренция растет (Synchron, Paradromics и другие также стремятся получить одобрение FDA), и Neuralink сталкивается с необходимостью доказать безопасность и пользу своего устройства для людей в более широких масштабах.
- Июнь 2025 – Paradromics завершила первую имплантацию высокоскоростного BCI человеку: Стартап из Остина Paradromics объявил, что успешно имплантировал свой BCI “Connexus” с 1600 электродами человеку и записал нейронные сигналы, что стало важной вехой в подтверждении осуществимости технологии techfundingnews.com. Процедура была проведена в рамках исследовательского сотрудничества в одной из больниц США. Paradromics утверждает, что её устройство способно обрабатывать беспрецедентный объем данных из мозга, с целью восстановления коммуникации для людей с синдромом запертого человека. Это достижение открывает путь к формальным клиническим испытаниям Paradromics, которые компания надеется начать к концу 2025 года после получения одобрения FDA techfundingnews.com.
- Быстрые академические достижения в производительности BCI: На научном фронте 2024 и 2025 годы ознаменовались прорывами в возможностях BCI со стороны академических команд. В конце 2024 года группа из Стэнфорда и UCD опубликовала в NEJM статью о BCI, который достиг 97,5% точности в расшифровке предполагаемой речи человека (охватывая десятки тысяч слов) всего после нескольких минут калибровки worksinprogress.co – такой уровень скорости и точности еще несколько лет назад казался бы невероятным. Тем временем, неинвазивные BCI также продемонстрировали улучшения: в 2024 году исследование под руководством Карнеги-Меллон с использованием внешнего BCI на основе ЭЭГ и новых протоколов обучения позволило обезьянам достичь очень точного управления курсором, что намекает на лучшие показатели носимых устройств sciencedaily.com, jhuapl.edu. А в 2025 году Техасский университет сообщил о системе fMRI с поддержкой ИИ, способной интерпретировать непрерывные мысли (например, когда человек слушает рассказ) с удивительной точностью, что открывает новые возможности (для коммуникации) и поднимает этические вопросы о «чтении мыслей» creativegood.com. Короче говоря, темпы прогресса BCI — как инвазивных, так и неинвазивных методов — явно ускоряются по мере того, как мы углубляемся в 2020-е годы.
Каждый месяц, кажется, приближает BCI к реальному применению. Сама FDA готовит рекомендации для устройств BCI, и в 2023 году одобрила первое реабилитационное носимое устройство BCI (систему на основе ЭЭГ для помощи пациентам после инсульта в восстановлении движений руки) для выхода на рынок gao.gov. Мы наблюдаем переход от изолированных лабораторных экспериментов к жизнеспособным продуктам: в ближайшие пару лет, вероятно, появятся первые коммерческие BCI для медицинского применения (возможно, через гуманитарные исключения или ограниченные релизы). Как пошутил один нейроинженер, будущее уже здесь — оно просто распределено неравномерно. BCI уже существуют, работают в испытаниях; теперь задача — масштабировать их безопасно и этично для всех, кто в них нуждается.
Потенциал и вызовы будущего
Достижения BCI на данный момент вдохновляют, но это все еще ранние дни долгого пути. Что может ждать нас в будущем, если BCI продолжат развиваться — и какие препятствия предстоит преодолеть, чтобы этого достичь?
Потенциал в ближайшей перспективе: В следующие 5–10 лет наиболее вероятные достижения будут в области медицинских BCI и вспомогательных технологий. Можно ожидать появления устройств BCI, одобренных FDA, для паралича, инсульта или БАС, которые могут назначаться так же, как сегодня кохлеарные импланты. Эти устройства могут позволить пациентам управлять планшетным компьютером, общаться со скоростью, приближающейся к нормальной речи, или управлять протезами конечностей с высокой точностью. Также ведутся работы над BCI для восстановления зрения у слепых (путём передачи сигналов в зрительную кору — несколько групп уже имплантировали массивы, вызывавшие простые фосфены или формы). Протезы памяти тоже могут стать реальностью: команда из USC и Wake Forest уже испытала гиппокампальный имплантат у пациентов с эпилепсией, который улучшил запоминание на 15%, имитируя нейронный код формирования памяти. К концу 2020-х такие когнитивные протезы могут помочь людям с черепно-мозговой травмой или ранней стадией болезни Альцгеймера сохранять новую информацию. Ещё одно направление — реабилитация с помощью BCI: использование BCI в сочетании с роботами для физиотерапии, чтобы помочь мозгу пациентов после инсульта переобучаться. Поскольку BCI могут определять, когда мозг пытается совершить движение, они могут запускать устройства для помощи в этом движении, укрепляя нейронные пути. Это может значительно улучшить восстановление после инсультов или травм.
Что касается более широкой потребительской техники, неинвазивные BCI, вероятно, незаметно войдут в наши повседневные гаджеты. Возможно, ваши AR-очки или наушники будут оснащены ЭЭГ-датчиками для мониторинга концентрации или стресса. Будущие Apple Watch могут отслеживать не только пульс, но и некоторые показатели мозга через кожу или уши. Ранние энтузиасты (геймеры, техногики) могут использовать BCI-обручи для игр или управления умным домом ради удобства или новизны. Мы также можем увидеть коммуникацию мозг-к-мозгу, продемонстрированную между людьми в контролируемых условиях (учёные уже провели базовую передачу сигналов мозг-к-мозгу в экспериментах, например, когда один человек двигал пальцем другого через связь ЭЭГ-TMS). Хотя телепатия через BCI для масс пока далека, исследования будут продолжаться и расширять границы возможного.
Долгосрочное видение: Если смотреть дальше, некоторые предсказывают, что BCI полностью изменят наш способ взаимодействия с технологиями. Визионеры говорят о «наборе текста со скоростью мысли», или даже о прямом подключении нашего неокортекса к облачным вычислениям. Илон Маск часто говорит, что конечная цель Neuralink — создать «симбиоз между человеческим и машинным интеллектом» worksinprogress.co — другими словами, бесшовно объединить наш мозг с ИИ так, чтобы мы могли загружать знания или мысленно выполнять несколько задач. Если BCI станут достаточно продвинутыми, можно представить себе возможности, как в «Матрице» (мгновенное изучение кунг-фу путём загрузки программы) или внутренний доступ к Википедии просто по мысли. Дополненная реальность может превратиться в «дополненное мышление», когда наши мысли будут поддерживаться вычислениями в реальном времени. Некоторые футурологи даже предполагают появление коллективных сетей разума — хотя это вызывает множество философских вопросов.
Однако, существуют значительные ограничения и проблемы, которые необходимо решить даже для достижения ближайших целей, не говоря уже о фантастических перспективах:
- Безопасность и инвазивность: Операции на мозге — дело серьёзное. Даже если устройство работает, соотношение риска и пользы должно оправдывать его имплантацию. На данный момент менее 40 человек по всему миру имеют хронические BCI-импланты gao.gov. Для массового использования хирургические BCI должны быть гораздо менее инвазивными (например, эндоваскулярные методы, как у Synchron, или ультратонкие электроды, как у Precision, которые не повреждают ткани). Им также необходимо служить долго — в идеале десятилетиями — не вызывая рубцевания или потери сигнала. Мозг склонен воспринимать инородные объекты как захватчиков, со временем окружая электроды рубцовой тканью, что ухудшает их работу theguardian.com. Для увеличения срока службы разрабатываются новые материалы и продуманные конструкции (покрытия, гибкие электроды, двигающиеся вместе с мозгом). Полностью беспроводные, перезаряжаемые импланты — ещё одно обязательное условие для удобства и предотвращения инфекций. Разработка Neuralink в этом направлении многообещающая (их имплант беспроводной и заряжается индуктивно). Blackrock также тестирует беспроводную версию массива Utah. Пока операция не станет практически безрисковой, а имплантацию нельзя будет проводить амбулаторно, большинство людей выберут BCI только при тяжёлой инвалидности, когда это действительно необходимо.
- Ограничения неинвазивных технологий: В то же время неинвазивные BCI, которые может носить любой человек, сталкиваются со своими трудностями. Череп и кожа размывают и ослабляют сигналы мозга, действуя как глушащий барьер. Это ограничивает пропускную способность ЭЭГ или fNIRS — можно получить только общие сигналы (например, «сфокусирован/не сфокусирован» или очень грубые моторные намерения), но считывать сложные мысли или высокоскоростные сигналы крайне сложно без прямого доступа. Возможно, это удастся улучшить с помощью более совершенных алгоритмов или новых методов регистрации (некоторые исследования изучают ультразвук или даже магнитные поля от нейронов). DARPA инвестировало в новые неинвазивные методы (например, использование парных электромагнитных датчиков для доступа к более глубоким областям мозга) spectrum.ieee.org. Но по сути, неинвазивный BCI, вероятно, всегда будет жертвовать частью производительности ради безопасности и удобства. Поэтому задача — определить, для каких применений допустимо снижение точности. Если ваш музыкальный плеер с управлением мозгом работает немного медленно или с ошибками — это не критично; а вот если медицинский BCI для коммуникации часто ошибается — это недопустимо. Поэтому в ближайшем будущем инвазивные и неинвазивные BCI, вероятно, будут развиваться параллельно, обслуживая разные группы пользователей (медицинских пациентов и потребителей) и разные потребности.
- Декодирование сигналов и ИИ: Даже при отличном оборудовании разбираться в данных мозга сложно. Мозг каждого человека уникален – БМИ должны калиброваться под индивидуальные нейронные паттерны gao.gov. Кроме того, нейронные сигналы невероятно сложны: представьте, что вы пытаетесь интерпретировать целый оркестр, имея микрофоны только на нескольких инструментах, и музыка меняется на каждом выступлении. Современные БМИ используют машинное обучение для поиска паттернов, но часто требуют много обучающих данных и чувствительны к шуму. Дальнейший прогресс в ИИ (особенно в глубоком обучении) будет крайне важен для улучшения декодирования. К счастью, ИИ развивается быстро, и такие методы, как большие языковые модели, уже применяются (как видно на примере речевого БМИ, который использовал модель, похожую на ChatGPT, для повышения точности worksinprogress.co). Одна из проблем в том, что декодирование работает лучше всего, когда ограничено конкретными задачами (например, набор текста или фиксированный словарь). Чтение произвольных мыслей — гораздо более сложная задача — и, возможно, невозможная с любым разумным количеством сенсоров. Мозг не хранит идеи в аккуратных маленьких участках, которые мы можем считать; мысли — это распределённые паттерны, и многие из них имеют схожие общие сигнатуры. Так что БМИ, который, например, идеально транскрибирует ваш внутренний монолог, в ближайшем будущем не появится. Однако если сузить область (например, до набора известных команд или изображений, на которые вы смотрите), ИИ может удивительно хорошо переводить мозговую активность в выходные данные.
- Масштабирование и доступность: Современные БМИ — это индивидуальные системы, стоящие десятки тысяч долларов (если не больше). По мере выхода на коммерческий рынок стоимость должна снижаться (компании будут стремиться к масштабируемому производству). Но интеграция многоэлектродных имплантов, их безопасная установка и поддержка пользователей (обучение, обслуживание) могут быть дорогими. Встаёт вопрос, кто будет платить — страховка может покрыть медицинский БМИ для парализованных, если доказано, что он улучшает качество жизни, но, скорее всего, только после убедительных доказательств и переговоров о цене. Для потребительских БМИ история показывает, что массовое принятие возможно только если устройства дешёвые, полезные и стильные (вспомните провал Google Glass, отчасти из-за «гиковости» и опасений за приватность). Так что задача частично в пользовательском опыте: сделать БМИ удобными и незаметными. Это могут быть БМИ, установка которых так же проста, как лазерная коррекция зрения, или носимые устройства, такие же комфортные, как наушники. Многие стартапы уже думают в этом направлении. Первое поколение может быть громоздким или дорогим, но со временем мы можем увидеть развитие БМИ по той же траектории, что и компьютеров — от мейнфреймов к ПК, затем к смартфонам в кармане (а возможно, в будущем — к чипам в голове).
- Управление ожиданиями: Мы также должны признать, что некоторые ранние прогнозы оказались слишком оптимистичными. Десять лет назад некоторые думали, что к 2020-м у нас появятся массовые БМИ, — этого пока не произошло. Даже сейчас, несмотря на ажиотаж вокруг таких компаний, как Neuralink, эксперты предупреждают, что широкое распространение займет время. Аналитики отрасли прогнозируют, что первые продукты на базе БМИ будут иметь ограниченное распространение в первые пару десятилетий после запуска, возможно, принося лишь несколько сотен миллионов долларов дохода в год к 2030-м sphericalinsights.com. (Для сравнения: это ничтожно мало по сравнению, например, с рынками смартфонов или VR.) Возможно, только к 2040 году или позже БМИ станут обычным явлением в повседневной жизни. Это связано не с отсутствием потенциала, а с тем, что технические и социальные барьеры весьма значительны. В медицинской сфере, даже если FDA одобрит БМИ, врачам и пациентам могут понадобиться годы, чтобы полностью принять его как стандартную практику. А для БМИ, предназначенных для улучшения способностей, потребуется завоевать общественное доверие (вы бы позволили технологической компании вживить вам чип в мозг только ради мысленного поиска в Google? Многие бы отказались, по крайней мере, пока это не будет доказано как очень безопасное и полезное).
Тем не менее, динамика прогресса указывает на то, что БМИ будут все больше трансформировать определённые аспекты жизни. Для парализованных людей или тех, кто не может говорить, вопрос уже не в том, может ли БМИ помочь, а в том, когда он будет доступен вне лаборатории. Для обычных пользователей тонкие функции считывания мозга могут незаметно появиться в наших устройствах (возможно, ваш будущий автомобиль будет определять вашу сонливость с помощью ЭЭГ в подголовнике и принимать меры). Если заглянуть дальше, некоторые футурологи считают, что людям понадобятся БМИ, чтобы не отстать от искусственного интеллекта — по сути, используя БМИ как когнитивный усилитель или даже интерфейс для прямого взаимодействия с ИИ со скоростью мысли. Илон Маск утверждал, что без технологии “нейронного кружева” человечество рискует отстать от ИИ, тогда как продвинутые БМИ могут сделать нас киборгами с значительно расширенной памятью, вниманием и возможностями. Разделяете вы это мнение или нет, очевидно, что потенциальные преимущества зрелых БМИ огромны — как и этические последствия, которые мы рассмотрим далее.
Этические, приватные и социальные последствия
По мере того как БМИ выходят из лабораторий в реальный мир, они поднимают серьёзные этические и социальные вопросы. В конце концов, речь идёт об устройствах, которые подключаются к самому личному и важному органу — мозгу. Что произойдет, если наши мысли смогут считываться или записываться компьютерами? Кто будет контролировать данные из нашего разума? Могут ли БМИ изменить само понятие человека? Эти вопросы уже не гипотетические, и этики с законодателями начинают ими заниматься.
Конфиденциальность и «ментальный суверенитет»: Одна из самых больших проблем — это приватность разума. Активность нашего мозга может многое рассказать о нас — от базовых намерений до эмоциональных состояний, возможно, даже подсознательных предубеждений. Если интерфейсы мозг-компьютер станут обычным явлением, существует риск, что корпорации, правительства или хакеры смогут получить доступ к нашим нейронным данным или использовать их. «Личные мысли могут вскоре перестать быть личными», предупреждает Нита Фарахани, ведущий нейроэтик theguardian.com. Она утверждает, что вторжения технологий в человеческий разум настолько близки, что нам срочно необходимы правовые гарантии — новое право на «когнитивную свободу» theguardian.com. По мнению Фарахани, ваш мозг должен быть неприкосновенен, если только вы не дали согласие, так же как мы признаём право не свидетельствовать против себя или защиту от необоснованных обысков. Но без действий она опасается «кошмарного мира», где работодатели, рекламодатели или правоохранительные органы смогут допрашивать вашу мозговую активность в поисках мыслей или намерений theguardian.com. Это не просто научная фантастика — уже сейчас компании разрабатывают рабочие ЭЭГ-гарнитуры, якобы для мониторинга концентрации или усталости сотрудников. В Китае несколько лет назад одна фирма попала в новости, оснастив рабочих на заводе ЭЭГ-шлемами для отслеживания внимания, отправляя данные менеджерам (программу, по сообщениям, приостановили после общественного резонанса) creativegood.com. Можно представить себе антиутопический сценарий, в котором работа требует ношения интерфейса мозг-компьютер, чтобы начальник мог убедиться, что вы не витаете в облаках, — сценарий, о котором, как отмечает Фарахани, некоторые технологические компании даже спекулировали в глянцевых рекламных роликах creativegood.com. Без регулирования данные мозга могут стать ещё одним товаром для добычи, когда ваши нейронные паттерны будут продаваться для маркетинга или использоваться для манипуляции поведением.
Безопасность: В этой связи кибербезопасность BCI будет иметь решающее значение. Взломанный компьютер — это плохо; взломанный мозговой интерфейс — пугающе. Если противник сможет внедрять ложные сигналы, он может вызвать непреднамеренные движения, эмоции или мысли. Или он может украсть чувствительные нейронные данные (представьте, что кто-то записывает ваш PIN-код, определяя ваши мозговые сигналы, когда вы мысленно его повторяете). GAO указало, что BCI могут быть уязвимы к кибератакам, которые раскрывают данные мозга или даже вмешиваются в работу устройства gao.gov. Для любого подключенного устройства BCI потребуется сильное шифрование, аутентификация и аварийные системы. Это особенно важно для беспроводных имплантатов — они должны быть спроектированы так, чтобы только уполномоченные лица (например, устройство пациента или врач) могли с ними взаимодействовать, и даже в случае взлома они должны переходить в безопасное состояние.
Согласие и автономия: Еще один этический вопрос: если BCI может записывать информацию в мозг (посредством стимуляции), существует ли риск манипулирования волей пользователя? Хотя современные BCI в основном считывают сигналы, будущие могут предоставлять обратную связь или предложения для разума пользователя. Например, BCI, который определяет вашу тревожность, может стимулировать успокаивающие цепи. Это может быть полезно — или может рассматриваться как форма контроля разума при злоупотреблении. Необходимо обеспечить, чтобы BCI расширяли возможности пользователей и не подавляли их автономию. Прозрачная работа и возможность отказаться будут ключевыми. Некоторые опасаются сценариев «промывания мозгов», когда злоумышленники могут использовать BCI для внедрения мыслей, но это пока остается научной фантастикой; точный контроль сложных мыслей далеко выходит за рамки нашей науки. Тем не менее, даже ощущение, что мысли не полностью свои, может вызвать психологический стресс у пользователей BCI. Нейроэтики подчеркивают важность сохранения чувства собственного «я» и авторства своих действий у пользователя, даже при наличии устройства.
Справедливость и доступ: Как и с любой передовой технологией, есть опасения, что BCI могут усилить социальное неравенство. Если продвинутые BCI в будущем будут давать когнитивные преимущества (например, улучшение памяти или мгновенный доступ к знаниям), смогут ли их позволить себе только богатые, создав «нейро-элиту» и оставив остальных позади? Даже в ближайшей перспективе нечто столь же меняющее жизнь, как BCI для общения для парализованного человека, может быть дорогим — возможно, только некоторые системы здравоохранения или страны будут за это платить. Это поднимает вопросы справедливости: будут ли BCI распределяться по необходимости или по платежеспособности? Мы уже видели неравенство в доступе к другой нейротехнологии, такой как кохлеарные имплантаты (которые дороги и недоступны повсеместно). Обществу придется решить, считать ли восстановление речи или движения базовым правом, которое должно финансироваться широко. В глобальном масштабе, если BCI действительно дадут какие-либо конкурентные преимущества (в учебе или экономике), это может увеличить разрыв между странами или группами. Политикам стоит рассмотреть субсидии или государственное финансирование BCI в медицине, чтобы избежать ситуации, когда только богатые пациенты смогут снова ходить или общаться.
Улучшение человека и идентичность: Интерфейсы мозг-компьютер (BCI) размывают грань между человеком и машиной — что поднимает философские и нормативные вопросы. Если у кого-то есть мозговой имплант, который улучшает память или позволяет пользоваться Google с помощью мысли, считается ли он «улучшенным» несправедливо по отношению к экзаменам или работе? Могут ли появиться призывы запретить определённые нейроусиления в соревновательных условиях (как допинг запрещён в спорте)? Возможно, нам понадобятся новые правила для допустимых видов когнитивных улучшений, подобно тому, как мы регулируем протезирование в спорте. Кроме того, как это может повлиять на личную идентичность? Пользователи сообщают, что использование BCI поначалу кажется странным — управление устройством одной лишь мыслью бросает вызов их представлениям о себе. Некоторые говорят, что это быстро становится их продолжением (один участник испытаний BCI заметил: «Это как симбиотические отношения — я учусь у BCI, а BCI учится у меня» worksinprogress.co). Но если в будущем BCI будут включать ИИ, можно утверждать, что ваше «я» теперь включает и машинный интеллект. Хотя это может дать новые возможности, это также заставляет нас переосмыслить, что значит быть мыслящей личностью. Это глубокие вопросы, которые этики и философы только начинают исследовать, в рамках таких направлений, как «нейроэтика» и «автономия разума».
Социальное влияние и общественное восприятие: Массовое внедрение BCI будет во многом зависеть от общественного одобрения. Часто возникает инстинктивное отвращение или страх перед мозговыми имплантами — люди опасаются «контроля разума» или потери приватности. Сенсационные СМИ (и антиутопическая фантастика, такая как Black Mirror) иногда усиливают эти страхи. Важно просвещать общественность о реальных возможностях и ограничениях BCI. Прозрачность со стороны компаний крайне важна: например, чёткое объяснение, что конкретный BCI не может читать ваш внутренний монолог, а только распознаёт определённые обученные команды, поможет развеять некоторые опасения. Управление ожиданиями — тоже этическая обязанность: компании не должны чрезмерно раздувать возможности (чтобы продать устройства), создавая ложные надежды или подталкивая людей к рискованным решениям. Индустрии нейротехнологий стоит заранее установить этические стандарты, поскольку злоупотребления или громкий провал могут серьёзно затормозить развитие области. С другой стороны, положительные истории (например, когда BCI позволяет человеку снова говорить с семьёй) могут укрепить общественную поддержку. Мы также можем наблюдать изменение отношения: то, что раньше казалось слишком инвазивным (например, лазерная коррекция зрения или кохлеарные импланты), со временем становится обычным. Но для BCI, поскольку они связаны с мозгом, общественное внимание, разумеется, будет особенно пристальным.
Правовые рамки: Некоторые юрисдикции начали рассматривать вопрос о «нейроправах». Например, Чили предложила поправки к конституции для защиты ментальной приватности и предотвращения дискриминации на основе нейронных данных. Организация Объединённых Наций обсуждала вопросы управления нейротехнологиями. Среди этиков растёт консенсус, что существующих законов о приватности и правах человека может быть недостаточно — возможно, нам нужны отдельные законы, охватывающие данные мозга, так же как GDPR регулирует персональные данные в технологиях. Вопросы такие, как: Могут ли ваши данные мозга использоваться в суде? (Являются ли они свидетельскими показаниями или доказательствами?) Являетесь ли вы владельцем данных с вашего нейроимпланта, или компания? Могут ли эти данные быть проданы или переданы? Если преступление совершается через взломанный BCI (например, кто-то «заставляет» вашу управляемую BCI конечность что-то сделать), кто несёт ответственность? Всё это требует проработки. Как отмечает GAO, BCI поднимают не только технические и медицинские вопросы, но и вопросы этики, справедливости, безопасности и ответственности, которые властям придётся решать параллельно с развитиемgao.govgao.gov.
В итоге, BCI представляют собой палку о двух концах: огромный потенциал в сочетании с серьёзными этическими вызовами. Они могут кардинально улучшить жизни и даже переопределить человеческий потенциал, но при неправильном использовании могут угрожать последним бастионам приватности и свободы воли. Обнадёживает то, что эти обсуждения ведутся уже сейчас, пока технология находится на ранней стадии. Как отмечает профессор Фарахани, «у нас есть момент, чтобы сделать всё правильно… чтобы решить, как использовать технологию во благо, а не во вред или для угнетения» theguardian.com. Достижение правильного баланса потребует сотрудничества между учёными, этиками, законодателями и обществом. Это может означать новые законы (например, «декларацию нейроправ»), саморегулирование отрасли и общественную бдительность, чтобы BCI развивались с учётом интересов человека.
Заключение
Интерфейсы мозг-компьютер находятся на захватывающем перекрёстке науки, технологий и человечности. То, что начиналось как исследовательские эксперименты в нейронауке, превратилось в работающие системы, которые буквально могут дать голос безмолвным и движение обездвиженным. За одно поколение мы прошли путь от лабораторных крыс, двигающих курсоры с помощью ЭЭГ, до пациентов, твитящих силой мысли и ходящих с цифровыми мостами в нервной системе. История развития BCI — сначала медленного и прерывистого, а теперь стремительно ускоряющегося — говорит о том, что мы на пороге эпохи, когда взаимодействие разума и машины станет обыденностью. В течение следующего десятилетия BCI могут стать вариантом, предлагаемым пациентам с параличом или потерей речи, значительно улучшая их качество жизни и независимость. А по мере совершенствования технологии она может распространиться на более широкую аудиторию, потенциально изменив то, как все мы взаимодействуем с цифровым миром.
Тем не менее, несмотря на весь ажиотаж, необходимы осторожность и мудрость. Мозг — наш самый ценный орган; его интеграция с машинами должна происходить осознанно, с уважением к личности и приватности. Обществу предстоит найти баланс между инновациями и этикой, между расширением возможностей человека и его защитой. Если нам удастся, выгода будет огромной: будущее, где инвалидность менее ограничивает, где люди могут взаимодействовать с технологиями так же естественно, как друг с другом, и где знания свободнее перетекают между умами и компьютерами. Это будущее, где грань между «разумом» и «машиной» размывается — надеемся, к лучшему для человечества.
Путешествие только начинается. По состоянию на 2025 год лишь несколько десятков отважных первопроходцев испытали BCI на собственном опыте. Но их успехи освещают путь для миллионов, кто может последовать за ними. От восстановления утраченных функций в медицине до потенциального открытия новых способов коммуникации и творчества — интерфейсы мозг-компьютер обладают исключительным потенциалом. Чтобы реализовать этот потенциал, потребуется не только инженерия, но и эмпатия, инклюзивность и дальновидность. Предстоящие годы будут решающими для выбора направления. Одно можно сказать точно: BCI больше не научная фантастика; они здесь и быстро развиваются. От нас зависит, куда направить эту потрясающую технологию — к результатам, которые расширяют человеческий потенциал, сохраняя при этом человеческие ценности. Если мы справимся, то станем свидетелями одной из самых значимых трансформаций XXI века — момента, когда разум действительно встретится с машиной, и оба станут лучше.
Источники:
В этом отчёте для подтверждения фактических утверждений и последних событий были использованы первоисточники и сообщения СМИ, включая такие издания, как Nature, The New England Journal of Medicine, Reuters, The Guardian, IEEE Spectrum, ScienceDaily, а также официальные заявления компаний и исследовательских институтов gao.gov, reuters.com, theguardian.com, cbsnews.com и других. Они предоставляют дополнительные сведения о прорывах и экспертных мнениях, описанных выше.
