Два полностью парализованных инвалида из Англии и Испании увлеченно играли в футбол. Их напряжение не выдавал ни один мускул, но счет рос каждую минуту. Когда он зашкалил за сто голов, помощники отключили Интернет, сняли с парализованных электроды и развезли их по больничным палатам: одного в лондонском госпитале, другого — в барселонском. «Футболисты» устали — управлять виртуальным вратарем одной лишь силой мысли ничуть не легче, чем играть голкипером в матче «Челси»–«Барселона».
Со времени этого исторического матча прошло 2 года, а система управления объектами на экране с помощью сигналов мозга претерпела множество изменений и наконец превратилась в компактный коммерческий продукт — шапочку с электродами и мини-компьютер. Совсем недавно австрийская компания Guger Technologies показала этот комплект на международной выставке Medica в Дюссельдорфе. Австрийцы просят за него немалую сумму — €4000, но уже получили сотни заказов — для парализованных людей это единственный шанс хоть как-то взаимодействовать с внешним миром. Около 16 млн человек в мире страдают от церебрального паралича, 10 млн парализованы после инсульта, — так что бизнес-план разработчиков «шапки» был прост и безупречен. Кроме того, технологии бесконтактного воздействия могут пригодиться и в других сферах — от транспорта до оборонки. Читающую мысли шапку примерил и корреспондент Newsweek.
«Вот запись вашей энцефалограммы. Верхний график отображает альфа-ритм мозга, нижний — бета-ритм (уровни электрической активности мозга. — Newsweek). Анализируя оба графика, мы будем предсказывать ваши мысленные желания», — показывает на экран компьютера руководитель Guger Technologies Кристофер Гюгер. Стоило мне внимательно посмотреть на одну из кривых на графике, как она резко скакнула вверх.
«В этом нет никакой мистики. Еще в конце 60-х было обнаружено, что человек при желании может управлять ритмами своего мозга. Достаточно сильно захотеть», — объясняет руководитель группы изучения мозга человека биофака МГУ Александр Каплан. Как правило, ученых интересует альфа-ритм, которым человеку легко управлять, и более стабильный бета-ритм. Впрочем, до полноценного «бесконтактного» общения еще далеко, но инвалидам очень нужны даже самые простые приборы. «У парализованного, как правило, сознание не пропало, а значит, он, скажем, может своей энцефалограммой зажигать лампочки разного цвета и таким образом отвечать на простейшие вопросы: голоден ли он, хорошее ли у него настроение. Конечно, сначала нужно немного потренироваться», — отмечает Каплан.
О необходимости тренинга Кристофер Гюгер предупредил меня еще до отлета в Дюссельдорф. Наверное, со стороны это выглядело очень смешно: я просто сидел неподвижно и страшно потел. Задача заключалась в том, чтобы отдавать мысленные приказы то левой, то правой руке согласно появляющимся на экране компьютера стрелочкам. Первая часть пытки длилась около 10 минут, а потом стало еще хуже: мне предложили самому мысленно направлять эти стрелки. Немецкое пиво тому виной или что-то еще, но я показал результаты на грани допустимой ошибки. «Не расстраивайтесь. В норме необходимо пять-шесть часов тренировки, чтобы показать нормальный результат», — утешил Кристофер.
Конечно, процент ошибок не очень важен, когда пациент хочет рассказать врачу о своем настроении. Но если он жалуется на плохое самочувствие или управляет коляской, точность нужна почти стопроцентная. С этим у «шапки» всегда были трудности — ее точность всего 60%. «Есть множество вариантов того, как анализировать ритмы мозга», — говорит Александр Каплан. Австрийские ученые сделали ставку на простоту: на голове пациента закрепляются всего пять электродов. «Это нормальный баланс между количеством электродов, информацией, которую получает компьютер, и ценой, ведь чем больше электродов, тем сложнее и, соответственно, дороже аппаратура», — объясняет Кристофер Гюгер. Алгоритм, который заложен внутри прибора, связан с распознаванием в электроэнцефалограмме движения левой или правой конечности. Когда мысль о руке начинает ее «поднимать», альфа-ритм падает, а стоит ей «остановиться», как тут же устремляется вверх бета-ритм.
Гюгер испытал мои альфа- и бета-ритмы в футбольном симуляторе. В принципе с тем же успехом его можно назвать и теннисом: игра напоминает хит советских видеоприставок — на экране летает шарик, а две палочки отбивают его от ворот. Гюгер играл на клавиатуре, но у меня была фора — размер моего «российского вратаря» был в два раза больше «австрийского». Медленно, с задержкой в секунду, я отбивал атаки ученого. Из трех матчей Гюгер выиграл два, а третий «слил» по чистой случайности — отвлекся на звонок телефона. В этот момент мой мозг сработал как надо.
Эти на первый взгляд смешные опыты привлекают внимание не одних только медиков. Microsoft давно изучает возможности разработки интерфейса между мозгом и компьютером. Руководитель этого проекта, Дисней Тан, говорит, что корпорация собирается научить «шапку» управлять программами и переключать окна в Windows.
А набирать текст аппараты уже позволяют, хотя и мучительно медленно. В немецком Институте Фраунгофера есть устройство, которое помогает мозгу останавливать виртуальный барабан с буквами и таким образом печатать слова. В первый раз на одну страницу со множеством ошибок добровольцу потребовалось три месяца. Потом специалисты усовершенствовали «железо» и софт и добились скорости 5 букв в минуту. То есть только на то, чтобы набить на компьютере эту статью, у меня ушло бы 24 часа.
Собственно, главная проблема — в «фильтрации» ритмов мозга — отсеивании лишнего и вычленении из всего потока нужных команд. Дальше всех продвинулись российские специалисты. Александр Каплан вместе с корейскими учеными из Университета Чунгбук впервые разработал систему, которая позволяет управлять объектами не в двух, а в четырех направлениях. «Мне показалось, что гораздо лучше будет, если мозг сам научится управлять, без моих приказов. Мозг ведь как раз настроен на обучение в реальной жизни, и если вы дадите ему эту возможность, то он ее с удовольствием реализует. Ему только нужен достойный объект, не такой скучный, как курсор или буквы», — говорит ученый.
За 9 месяцев Каплану удалось сделать доселе невозможное: его «шапка», подстраиваясь под команды мозга, управляла игрушечной машинкой. «Через некоторое время после того, как вы надеваете шлем, машинка оживает, — рассказывает профессор. — Вдруг едет вперед, поворачивает, потом снова останавливается. Но мне очень хотелось бы, чтобы она не просто металась по залу: стоит она $300 и может разбиться. И вот движение становится более осмысленным: мозг начинает учиться, вспоминает, какая была ситуация с ритмами, когда машинка дернулась налево. Постепенно [у испытателя] вырабатывается такое же чувство, как когда учишься ездить на велосипеде».
Машинка как бы становится «новым телом» для мозга, которое, словно нервными окончаниями, присоединено к нему электрическими проводами. Мозг не зацикливается на осмыслении своих ритмов, а управляет «телом» подсознательно, но выполняя при этом желания своего владельца.
Машинка Каплана уже может сдать непростой экзамен «змейка». «Управлять настоящей машиной пока невозможно, но, скажем, облегчить жизнь летчику — вполне», — говорит Каплан. Для этого «шапку» нужно будет еще совершенствовать: устранить возможность возникновения ошибок, разработать разборчивый «фильтр» электрических сигналов, блокираторы, которые будут возвращать систему в изначальное состояние, если мысль пилота улетит куда-нибудь не туда.