Сенсация: Американские учёные смогли прочитать мысли при помощи аппарата МРТ
Открыт новый способ расшифровки человеческих размышлений с точностью до смысла отдельных предложений.
Будущее наступает стремительно. Впервые в истории учёные бесконтактно читают и анализируют человеческие мысли. Всё, что нужно — обыкновенный аппарат МРТ. Как родилась потрясающая воображение технология, что позволяет аппарату для томографии видеть нас насквозь (теперь не только в физическом плане), и при чём здесь так называемая “ментальная неприкосновенность” — разбираемся вместе с Вами.
А теперь — ещё раз. И помедленнее.
Чтение мыслей при помощи МРТ
Группа учёных из Техасского университета в Остине объявила об открытии нового способа расшифровки человеческих размышлений с точностью до смысла отдельных предложений.
Если ранее для сходных целей в мозг человека оперативным способом устанавливались специальные имплантаты (что существенно ограничивало возможности технологии), то американским исследователям для чтения мыслей понадобился обыкновенный аппарат для функциональной магнитно-резонансной томографии — да-да, тот же, что сейчас есть во всех медицинских центрах. Обычно МРТ используется для анализа работы структур мозга при выполнении человеком различных задач — однако, похоже, специалисты нашли привычной технологии новое и отнюдь не стандартное применение.
Как утверждают изобретатели в тексте исследования, опубликованного в источнике bioRxiv, разработка позволила достаточно точно передать не только содержание текстов, прослушанных участниками опытов, но и мысленно описанные ими ситуации, а также сюжеты просмотренного в рамках эксперимента немого кино.
Остановились? Перечитали? Убедились, что нигде не ошиблись? Как видите, я тоже неплохо читаю мысли.
А теперь — обо всём по порядку.
Принцип чтения мыслей
В основе мысли лежит движение нервного импульса по цепочке нейронов мозга. Поэтому логичным и предсказуемым было бы начинать расшифровку “потока сознания” с самой малой цепочки звена — и измерять активность отдельных нейронов. Однако, разработчики новой технологии решили зайти совсем с другой стороны. При помощи МРТ они измеряли изменения в потоке крови через мозг в каждый конкретный момент. Именно на основе этих перепадов и был создан уникальный “язык”, отображающий, о чём думает человек в данную секунду.
Технология исследования продуманна. Регистрировать активность отдельных нейронов, измеряемую миллисекундами, аппарату МРТ было бы трудновато — машина для этого чересчур медленная. А вот с фиксацией изменений в кровотоке, которые осуществляются за секунды, прибор успешно справляется. Эта особенность технологии определила и сам способ чтения мыслей: вместо того, чтобы считывать размышления по одному слову, система скорее определяет общий смысл предложения, фразы или мысленного образа, передавая их суть.
Однако, как выяснилось в процессе экспериментов, придуманная учёными разработка иногда передаёт мысли с точностью до отдельных слов! Так что, и дословной передачи мыслеформ мы, возможно, однажды дождёмся.
Чтобы расшифровать своеобразный “язык” мозгового кровотока и перевести его в понятный читабельный текст, учёным понадобилось создать специальную компьютерную программу, метко названную “декодером”. Но прежде, чем приступать непосредственно к работе, электронный алгоритм ещё нужно было обучить.
Для тренировки устройства для чтения мыслей учёные пригласили трёх подопытных: двух мужчин в возрасте 23 и 36 лет и 26-летнюю женщину. В процессе обучения алгоритма системы они в течение 16 часов прослушивали подкасты и записи радиопередач, находясь в аппарате МРТ, в то время как прибор фиксировал изменения в их мозговом кровотоке и “учился” сопоставлять биологические показатели с определённой сутью мысли. Чтобы программа-декодер была способна максимально точно отражать содержание размышлений человека, участникам исследования предлагались для прослушивания очень разнообразные тексты.
После тренировки устройства учёные приступили непосредственно к экспериментам. И результаты оказались ошеломительными.
Результаты исследования
Для начала тем же подопытным, вновь помещённым в аппарат МРТ, были предложены для прослушивания новые тексты (не использовавшиеся ранее для тренировки алгоритма). После сканирования программа должна была расшифровать мысли людей, “записанные” в момент прослушивания записей. Итоги эксперимента впечатлили: система смогла не только довольно верно передать общий смысл прослушанных подопытными историй, но и в некоторых случаях восстановить их с точностью до отдельных слов и предложений!
В своей работе авторы даже приводят несколько образцов того, как выглядели расшифрованные мысли людей в результате эксперимента. В качестве одного из примеров дана фраза, в оригинале звучавшая так:
“Я поднялся с надувного матраса и прижался лицом к стеклу окна спальни, ожидая увидеть глаза, глядящие на меня, однако вместо этого увидел лишь темноту”.
А так, согласно программе, “звучало” это предложение в голове подопытного:
“Я просто продолжил идти к окну и открыл стекло, я встал на цыпочки и пристально поглядел наружу, я ничего не увидел, снова посмотрел наверх и увидел пустоту”.
В переданной фразе отчётливо прослеживается общий смысл текста, и в то же время чувствуется собственный ход мыслей человека и работа его воображения: то, как сам слушатель вообразил себе, обогатив деталями, сообщённую ему информацию.
Однако, логично предположить, что прибор для чтения мыслей с большей вероятностью пригодится в случае, когда нужно будет расшифровать информацию, находящуюся непосредственно в мыслях человека, а не прослушиваемую им извне. Именно поэтому в следующем испытании участникам в процессе МРТ-сканирования предлагалось мысленно проговорить пять историй — каждая длительностью в одну минуту. Чтобы у учёных была возможность проверить точность прибора, эти же истории люди затем пересказали вслух. После расшифровки сканов оказалось, что технология способна весьма корректно воспроизводить и мысленную речь: полученные тексты оказались даже точнее, чем предполагали учёные.
Например, одна из фраз при рассказе вслух была озвучена подопытным так:
“Он ехал ко мне с холма на скейтборде, он спускался очень быстро и остановился как раз вовремя”.
При расшифровке этой же истории при мысленной передаче программа передала предложение сходным образом:
“Он не мог достаточно быстро добраться до меня, он съехал на дорогу прямо передо мной и чуть не врезался в меня”.
Заметно, что смысл описанной ситуации машина передала достаточно точно.
Визуальные образы
Ещё один интересный эксперимент, который специалисты провели для тестирования изобретённой ими технологии — возможность считывания при помощи фМРТ не текста, а визуальных образов. Для этого находящимся под сканированием участникам испытаний показали четыре коротких немых фильма. И технология снова не подвела: расшифровка мыслей при просмотре кино снова оказалась весьма точной и соответствовала сюжетам видео, иногда точно воспроизводя происходящее на экране. Например, при просмотре кадров из мультфильма, где девушку сшибает хвостом на землю огромный зверь, мысли одной из участниц эксперимента были следующими:
“Я вижу девушку, которая очень похожа на меня; она получает удар по спине и её сбили с ног”.
Несмотря на то, что в целом результаты использования разработки действительно впечатляющи, учёным ещё есть, над чем поработать: так, программа не всегда успешно передаёт нужные местоимения и часто путает первое лицо с третьим.
“[Декодер] довольно точно знает, что происходит — но не всегда правильно определяет, кто выполняет действия”, — сообщает один из авторов исследования нейробиолог Александр Хут.
К примеру, фразу, которая в прослушанном подопытным тексте звучала, как
“У меня ещё нет водительских прав” устройство передало на основе мыслей человека так: “Она не готова, она ещё даже не начала учиться водить”.
А вот предложение из той же истории, которое в оригинале выглядело следующим образом:
“Она сказала: “Почему бы тебе не вернуться ко мне и я покатаю тебя на машине”, — и я согласился”,
программа считала из мыслеформ человека с точностью до наоборот:
“Я сказал, что теперь мы поедем с ней домой, и она согласилась”.
Однако, и такая странная ошибка может оказаться ещё одним ключиком к принципам работы нашего сознания и мышления.
Главной целью создания впечатляющей разработки учёные называют совершенствование систем взаимодействия “мозг-компьютер”. В частности, это могло бы стать отличным подспорьем для людей с ограниченными возможностями, которые не могут говорить, писать или печатать текст на клавиатуре. Благодаря изобретению декодера они смогут общаться с окружающими и полноценно вливаться в повседневную жизнь!
Ближайшее будущее
Разумеется, у новой технологии куда больше возможностей и меньше побочных эффектов, чем у чтения мыслей при помощи оперативным путём внедрённого имплантата. С другой стороны, использование аппарата МРТ в качестве основного инструмента ставит свои преграды на пути к достижению целей: применение томографа не только неудобно и громоздко, но и дорогостояще. Поэтому господин Хут предполагает, что в будущем, возможно, МРТ при чтении мыслей заменят процедурой магнитной энцефалографии, соединённой с тем же компьютерным декодером. Эта технология также позволит отслеживать работу мозга без оперативного вмешательства в организм, но при этом отличается большими мобильностью и удобством.
Предназначение нового устройства определило ещё одно испытание, которому учёные подвергли разработку. В своей научной работе учёные сообщают, что чтение мыслей при помощи фМРТ происходит благодаря тому, что подопытный концентрируется на какой-то конкретной мысли. Поэтому декодер должен быть способным избирательно восстанавливать из всего “потока сознания” ту информацию, которой человек уделяет наибольшее внимание — и отметать побочное.
Эта способность устройства важна не только потому, что прибор должен успешно работать в сложных и шумных условиях (к примеру, в помещении, где одновременно находятся много людей), но и для того, чтобы программа могла отслеживать уровень концентрации человека и уведомлять его, когда он начинает отвлекаться, препятствуя корректной работе устройства.
Чтобы проверить возможности новой технологии в данной области, специалисты провели ещё один эксперимент. Подопытным, находящимся под МРТ-сканированием, дважды предлагали прослушать одну и ту же запись, где друг на друга были наложены голоса двух человек — мужчины и женщины — каждого рассказывающего свою историю. В первом случае участников эксперимента попросили уделять больше внимания одному говорящему, во втором — другому.
Результаты этого исследования показали, что программа способна успешно избирательно расшифровывать именно ту информацию, на которой в данное время концентрируется человек, не мешая её с побочными отвлечёнными мыслями, идущими “на заднем плане”. Расшифровки мыслей подопытных в обоих случаях гораздо больше соответствовали той истории, к которой люди прислушивались больше, чем той, которая для них была “фоном”.
Несмотря на поистине благородные цели разработки, сама концепция чтения мыслей может многим показаться угрожающим посягательством на самое сокровенное. Именно поэтому исследователи ввели в своей работе понятие “ментальной неприкосновенности” — и решили выяснить, можно ли при помощи их изобретения эту самую неприкосновенность хоть каким-то образом нарушить.
Для начала учёные проверили, можно ли будет при помощи декодера успешно расшифровать мысли случайного человека без предварительной подготовки. Для этого специалисты пригласили в лабораторию ещё семь человек, дав им в течение пяти часов послушать аудиозаписи текстов под МРТ-сканированием, и попытались расшифровать их мысли — только вот декодеры, которые использовались в процессе, были обучены чтению мыслей на основе данных от других подопытных.
И в этот раз результаты не впечатлили: по словам господина Хута, специалисты не получили “фактически никакой полезной информации”. Таким образом, первое испытание “на вшивость” показало, что система может успешно читать мысли человека лишь при условии долгой предварительной тренировки программы на данных этого конкретного индивида. Если попытаться расшифровывать мысли случайных людей, обучив машину на других подопытных — в результате получится полная бессмыслица.
Но что, если технологию натренируют-таки под конкретного человека — будет ли шанс в этом случае ей противостоять? Учёные рассмотрели и этот случай. Для этого подопытных в процессе прослушивания текстов под МРТ-сканером попросили нарочно сопротивляться “вливаемой” им в мозг информации. Участникам испытания предлагалось использовать разные методы защиты сознания: вести счёт с определённой периодичностью (с прибавкой числа семь к каждому предыдущему числу), мысленно называть и воображать животных или рассказывать в голове другую историю.
Самым эффективным в противостоянии декодеру оказалось называние и воображение разных животных. В этом случае корректность расшифровки значительно снижалась. То есть даже в случае предварительной подготовки программы под конкретного человека подопытный всё равно сможет сознательно и вполне успешно ей сопротивляться!
Таким образом, на вопрос: “Можно ли при помощи новой технологии прочесть мысли человека против его воли?”, специалисты уверенно ответили: “Нет”.
Однако, исследователь и лектор из Института нейробиологии Принстонского университета Сэм Настасе, не принимавший участия в исследовании, выражая впечатление работой коллег и уважение к их озабоченности “ментальной неприкосновенностью”, тем не менее высказывает сомнения в том, что проведённая проверка технологии окончательно закрывает вопрос безопасности разработки. По его мнению, в будущем в ходе исследований могут быть обнаружены способы обойти приёмы обмана декодера — и проблема “ментальной неприкосновенности” снова будет вынесена на повестку дня.
“В данном случае речь идёт о том, перевешивают ли преимущества такой технологии её вероятные подводные камни”, — делится впечатлениями Настасе.
Будущее наступает стремительно. Технический прогресс движется вперёд семимильными шагами. И главное сейчас — чтобы люди успевали идти в ногу с собственными изобретениями, понимая, какую огромную ответственность они на себя возлагают, когда получают доступ к внутреннему миру себе подобных.