Нейроинтерфейс: можно ли уже управлять компьютером силой мысли

Представим, что человек хочет передвинуть курсор на экране, но не может пользоваться мышью. Нейроинтерфейс позволяет передать команду компьютеру с помощью активности мозга, а компьютеру нужно зарегистрировать мозговой сигнал и понять, с каким действием он связан.

Весь процесс можно разделить на четыре шага:

1. Мозг создаёт определённую активность. Например, человек пытается совершить движение.
2. Датчики регистрируют сигнал и передают его компьютеру.
3. Программа обрабатывает сигнал и ищет в нём признаки, связанные с нужным действием.
4. Компьютер выполняет команду. Например, перемещает курсор или выбирает объект на экране.

Разные нейроинтерфейсы работают с разными сигналами. Одни распознают активность мозга, связанную с попыткой движения или речи. Другие регистрируют реакцию мозга на внешний стимул. Поэтому BCI не «считывает мысль» целиком.

Мозговой сигнал сложный, и программе нужно отличить нужные признаки от множества других. Для этого в современных нейроинтерфейсах часто используют машинное обучение. Алгоритм обучают распознавать признаки, которые соответствуют определённому действию.

При этом мозговая активность у людей различается и может меняться в зависимости от задачи, состояния человека и времени. Поэтому многие BCI приходится настраивать под конкретного пользователя и адаптировать их алгоритмы. Именно машинное обучение помогает решать эту задачу.

Чтобы нейроинтерфейс работал, ему нужно зарегистрировать активность мозга. Для этого используют электроды. Они могут находиться снаружи головы или непосредственно у мозга — от их расположения зависит тип нейроинтерфейса:

• Неинвазивные BCI — электроды находятся на голове, поэтому операция не нужна. К этому типу относится, например, электроэнцефалография (ЭЭГ).
• Инвазивные BCI — датчики размещают на поверхности мозга или в его ткани. Для этого требуется операция.

У ЭЭГ есть важное ограничение: между мозгом и электродами находятся ткани и череп. Поэтому сложнее определить, из какого именно участка мозга пришёл сигнал.

Тем не менее такие BCI уже позволяют управлять некоторыми компьютерными, игровыми и роботизированными интерфейсами.

Инвазивные системы получают сигнал ближе к его источнику. Один из примеров — имплант N1 компании Neuralink. В нём 1024 электрода расположены на 64 тонких гибких нитях, которые устанавливает хирургический робот. Имплант передаёт данные без проводов и заряжается беспроводным способом.

Таким образом, выбор между двумя подходами связан с компромиссом: неинвазивным системам не нужна операция, но качество получаемого сигнала ограничено; инвазивные позволяют регистрировать активность непосредственно у мозга, но требуют хирургического вмешательства.

Сегодня одно из главных применений нейроинтерфейсов — помощь людям с тяжёлым параличом. BCI уже позволяют некоторым участникам исследований управлять компьютером с помощью активности мозга: двигать курсор, набирать текст, общаться, рисовать и играть.

Например, в исследовании Neuralink PRIME участники используют имплант N1 для управления компьютером. Есть и другие разработки: система Stentrode позволяет управлять цифровыми устройствами с помощью сигналов мозга, но устанавливается иначе — через кровеносный сосуд.

В экспериментах нейроинтерфейсы уже используют для разных задач:

• восстанавливают речь — превращают попытки произнести слова в текст или синтезированную речь;
• помогают управлять компьютером — от набора текста до работы с программами;
• позволяют управлять виртуальными объектами — например, в исследовании 2025 года участник с параличом управлял виртуальным квадрокоптером.

Один из заметных результатов получили в исследовании 2023 года: нейроинтерфейс расшифровывал попытки речи участника с боковым амиотрофическим склерозом со скоростью 62 слова в минуту. Такие системы могут быть важны для людей, которым трудно или невозможно пользоваться другими средствами управления — взглядом, движениями головы или специальными переключателями.

При этом BCI пока остаются экспериментальными технологиями. Поэтому исследователям важно не только показать, что человек смог передвинуть курсор или набрать текст, но и проверить, насколько быстро, точно и стабильно работает система.

Инвазивный нейроинтерфейс находится внутри организма, поэтому его установка связана с хирургическим вмешательством. Как и при других операциях, здесь возможны осложнения: инфекция, кровотечение, повреждение тканей и воспалительная реакция организма.

Но безопасность импланта проверяют не только во время и сразу после операции. Устройство должно оставаться надёжным и при длительном использовании. Исследователям важно понять, насколько стабильно оно регистрирует сигналы со временем и как организм реагирует на присутствие импланта.

Именно поэтому имплантируемые BCI пока не устанавливают всем желающим. Такие системы, в том числе Neuralink N1, остаются экспериментальными и проходят клинические исследования. Участвовать в них могут люди, которые соответствуют определённым медицинским критериям.

Есть и риски, которые связаны с данными. Некоторые нейроинтерфейсы передают информацию беспроводным способом и работают вместе с компьютерными системами. Поэтому защищать нужно сразу несколько элементов:

• нейроданные, которые получает система;
• каналы передачи, по которым идут данные;
• программное обеспечение, которое их обрабатывает.

Поэтому кибербезопасность становится отдельной задачей при разработке BCI. Чем больше подобных устройств будут взаимодействовать с компьютерами и передавать данные, тем важнее будет защищать и саму систему, и информацию, которую она получает от пользователя.

Фраза «чтение мыслей» звучит так, будто нейроинтерфейс может подключиться к мозгу и узнать всё, о чём думает человек. Современные BCI так не работают. Они способны распознавать только определённую информацию и только в специально созданных для этого условиях. Например, в экспериментах по активности мозга исследователи пытаются определить: что человек пытается сказать, что он слышит, представляет или видит.

Но сначала систему нужно подготовить именно к такой задаче. Исследователи собирают данные об активности мозга и настраивают алгоритм так, чтобы он находил в этих сигналах нужные закономерности. Если систему обучали распознавать попытки произнести слова, это не означает, что она автоматически сможет узнать любые мысли человека.

Поэтому правильнее говорить не о чтении мыслей, а о декодировании определённых сигналов мозга. Нейроинтерфейс не может «скачать мысли» как файл или получить полную копию происходящего в сознании. Он извлекает только ту информацию, которую способен распознать в рамках конкретной задачи и условий эксперимента.

Нейроинтерфейсы используют не только в медицине. Пока многие такие проекты остаются экспериментальными, но они хорошо показывают, что можно делать с BCI.

• Играть с помощью сигналов мозга. Например, исследователи создали версию игры «Четыре в ряд», которой управляли через ЭЭГ. Два игрока смотрели на нужные области экрана, система распознавала реакцию мозга и определяла, куда поставить фишку. В эксперименте участвовали 22 человека, а средняя точность выбора составила около 94%.
• Подстраивать игру под состояние игрока. В одном эксперименте исследователи создали адаптивную версию «Тетриса». Система анализировала ЭЭГ во время игры и меняла скорость падения фигур: увеличивала её, когда определяла состояние скуки, и уменьшала при перегрузке.
• Изучать процессы, связанные с обучением. ЭЭГ помогает учёным наблюдать за изменениями активности мозга, связанными с вниманием и умственной нагрузкой. Полученные сигналы пробуют использовать, чтобы автоматически подстраивать учебные задания. Пока это экспериментальное направление.

Исследования нейроинтерфейсов ведутся и в России. Один из примеров — «НейроЧат»: система с ЭЭГ-гарнитурой, которая позволяет выбирать символы на экране и набирать текст без движений и речи. Её возможности изучали в российских медицинских исследованиях, в том числе при реабилитации людей после инсульта.

Эти примеры показывают, что BCI уже умеют больше, чем просто двигать курсор.

Нейроинтерфейсы связывают активность мозга с компьютером и позволяют использовать её для управления различными устройствами. Сегодня BCI применяют прежде всего в исследованиях и клинических испытаниях, а их возможности постепенно расширяются.

При этом нейроинтерфейс — это технология для решения конкретных задач, возможности которой зависят от способа регистрации мозговой активности, качества сигнала и работы всей системы.

Исследования BCI продолжаются — от помощи людям с тяжёлыми двигательными нарушениями до экспериментов с играми, обучением и нейрореабилитацией. Поэтому сегодня важнее говорить не о фантастических возможностях нейроинтерфейсов, а о том, что они действительно умеют и где могут быть полезны.