16 листопада 2014

Сергій Гейл: «Нейроінтерфейси — це магія, та скоро вона стане реальністю»

Він народився у Донецьку. Утім, лише транзитом через Великобританію, а далі й Норвегію, Україна знову почула про свого співвітчизника. Як виявилося, про свою батьківщину Сергій Гейл — інженер, дослідник та брейн-хакер — не забував, тримаючи руку на пульсі всіх подій, що відбувалися. Нещодавно Сергій виступив на конференції TEDxKyiv 2014. Про новітні технології роботобудування, нейроінтерфейси, індустріальні маніпулятори й яким чином його розробки можуть змінити світ – в матеріалі Platfor.ma. 

 

Фотографія: facebook.com/tedxkyiv

Все почалося з Термінатора

У далекому 1991 році я вперше подивився фільм Джеймса Кемерона «Термінатор 2». Я побачив того хлопця з механічною рукою, й мені захотілося мати таку ж. «Я ж зможу таку створити», – думав я. З такими думками, зовсім «зеленим», я з’явився на порозі The University Of Reading у Великобританії, факультет системотехніки – саме там я планував створити перший прототип. Мрія розбилася вщент, адже в університеті я познайомився з двома вченими, котрі вже займалися чимось подібним.

 

Першим був Пітер Кайберт, він зумів спроектувати маніпулятор, що мав три пальці, проте міг тримати певні предмети та рухатися. Другим став Кевін Уоруік, котрий пішов значно далі в своїх дослідженнях й за два експерименти імплантував у свої ліву руку мікрочіп з сотнею каналів, таким чином під’єднавши власну нервову систему до механіки. Кевін міг керувати механічною рукою, а також відчував те саме, що й ця металічна рука — холод, тепло, тиск.

 
Дослідження цих вчених з одного боку, забрали у мене одну мрію, натомість дали мені іншу: я вирішив зосередитися на синергії людини та машини, й таким чином зробити світ трохи кращим.

 

Близько чотирьох років тому я перебував у Норвегії й вирішив заповнити заявку на участь у програмі докторантури місцевого науково-технологічного університету. На такий крок мене підштовхнули друзі, з котрими я навчався у Великобританії. Вони завжди говорили про те, що потрібно максимально полегшити життя людям, тож основна їх робота була зосереджена на створенні протезів нового покоління. В той час я працював на реакторі з індустріальними маніпуляторами, й часто доводилося спостерігати за операторами, котрі витрачали левову частку свого часу не на безпосередню свою роботу, а на зайві рухи, наприклад, їм щоразу доводилося виставляти камеру під іншим кутом. Тоді в мене з’явилася думка — а що коли б людина могла керувати всіма цими машинами та маніпуляторами однією лише силою думки?! Так виникла ідея дослідити сигнали головного мозку з допомогою енцефалограми, віднайти певний електронний алгоритм для контролю механічних систем-маніпуляторів.

 

Зараз мені 31 рік. Я встиг попрацювати з роботами-маніпуляторами  під час найбільшого у світі експерименту з магнітної термоядерної реакції у програмі Joint European Torus, також займався розробкою автоматизованих систем управління для Міжнародного термоядерного експериментального реактора ITER. Зараз на кафедрі інженерної кібернетики працюю на докторською в Norwegian University of Science and Technology. Мій проект — розробка робосистем нового покоління та розумних машин. Звучить, можливо, складно, та, повірте, однією ногою ми вже в майбутньому, залишилося зробити цей крок. Моя мрія й основна мотивація — створити технології, в центрі яких людина, які самі підлаштовуються під наші настрої та емоції, якими ми зможемо керувати за допомогою думки. Й перші кроки, базові напрацювання, у нас вже є.

 

100 мільярдів клітин, 6 мозкових ритмів та повний хаос

Нейродепартамент мого університету нещодавно отримав Нобелівську премію завдяки своїм дослідженням головного мозку. Ми, інженери, регулярно консультуємося з нейрологами, адже вони досконало знають всі компоненти хаотичних сигналів та ритмів, які продукує наш мозок. В мозку знаходиться від 80 до 100 мільярдів клітин, й кожна генерує власні єлектросигнали, це наче уявити собі, що ти знаходишся у величезній кімнаті, у якій сила-силенна люду, й кожен щось говорить, та ще й своєю мовою. Це ж повний хаос!

 

Як не дивно, в цьому хаосі є певний порядок, й нейрологи-дослідники змогли віднайти компоненти, що впливають на поведінку певних груп клітин, якимось чином структурують їх. Моя функція у цьому дослідженні — передивитися всі можливі алгоритми, з’ясувати й розробити ті, що є найефективнішими у пошуках цих компонентів. Я отримую інформацію із сенсорів, які зчитують мозкові хвилі, й у цьому хаосі шукаю послідовності, про котрі нам уже відомо, які хтось колись вже дослідив. Насправді генерація сигналів — це завжди якась послідовність, однак якою вона є насправді нам залишається лише здогадуватися. Ми просто статистичним способом можемо щось констатувати, наприклад, «швидше за все, як показує більшість випадків, оця послідовність відповідає, скажімо, за рух правого пальця».

 
Якщо розгадати всі послідовності, ми отримаємо ті ключики, котрі допоможуть нам зчитувати бажання людей за допомогою енцефалограми, й далі передавати «накази» маніпуляторам однією лише думкою.

 

Ще одним важливим елементом мого дослідження є motor imagery або моторна образна пам'ять. В Університеті Говарда проводили експеримент: людей із досліджуваної групи попросили продивитися відео, а далі – подумати про нього. Весь цей час мозкова активність людей фіксувалася. Що відбулося? Під час перегляду відео, й після, під час згадування про це відео, активні зони мозку були приблизно однаковими. Звідси зроблено висновок: коли ви думаєте над тим, щоб порухати рукою, та рухаєте рукою, — ваш мозок продукує майже тотожні сигнали. Різниця дуже невелика.

 

Ще в 2003 році відомий винахідник, а далі нейролог Джефф Хокінгс в своїй TED-промові говорив, що ми й досі не маємо чіткої теорії чи схеми як працює наш мозок. Ми й справді не знаємо точно, за яким принципом він функціонує. Через 10 років у нас з’явилося більше знань, ми стали ближчими, та розгадку так і не отримали. Наразі ми лише знаємо, які частини мозку за що відповідають.

 

Сьогодні на базовому рівні ми вже там, у майбутньому, ми близькі до розгадки, однак на глобальному... Наприклад, ви можете спати, бачити сон, на ранок його не згадати, та завдяки подушці, що вловлювала ваші мозкові хвилі, й далі передавала на ваш ПК, на комп’ютері ви зможете цей сон передивитися, як відео, — від цього ми ще дуже далекі. Зараз все впирається в загадки мозку. Та якщо ми виділимо його сигнали, ідентифікуємо, зрозуміємо, як вони утворюються, та як їх контролювати, ми зможемо «навчити» робоманіпулятори годувати вас, принести нам воду, зробити чай, пригнати авто чи керувати машиною, повернути камеру — все, що завгодно.

 

Новітні технології називали магією. Та що таке магія? Напевно, просто один маленький крок за реальність. Утім, за допомогою математики та статистики ця магія щоразу стає все ближчою. Нейроінтерфейси — це магія, та скоро вона стане реальністю.


comments powered by Disqus