Нейро-компьютерные интерфейсы профессора биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова

Миры фантастики все ближе и ближе подбираются к нам. Кто бы мог подумать, что еще недавно мы зачитывались «Ариэлем», а сегодня обычный человек с портативным нейрокомпьютерным интерфейсом уже может силой мысли управлять игрушечной машинкой и складывать пазлы.

Психофизиолог, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов (ННКИ) биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, Александр Яковлевич Каплан

Да-да, именно так. И не путайте с системами на основе отслеживания направления взгляда. Вдвойне отрадно, что это наши отечественные разработки. Сегодня разработкой интерфейса мозг-компьютер (ИМК занимаются в лаборатории нейрофизиологии и нейро-компьютерных интерфейсов на биофаке в МГУ имени Ломоносова http://brain.bio.msu.ru/bci_r.htm.

Мы решили пригласить к нам в гости заведующего этой лабораторией научного руководителя ННКИ и проектов по ИМК в МГУ и в национальном Курчатовском центре - доктора биологических наук, профессора, Александра Яковлевича Каплана. Интервью по-прежнему проведем в режиме вопрос-ответ...

Редакция:  Здравствуйте, Александр Яковлевич. Добро пожаловать в нашу рубрику. Для начала, расскажите немного о себе, кто вы, откуда, семья, дети?

Александр: Все как у всех, и семья и дети. Место работы: со студенческих времен и до настоящего времени одно и то же - кафедра физиологии человека, биологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова.

Редакция:  Почему вы связали свою деятельность с наукой?

Александр: Так получилось. Начал с раскручивания будильника, затем компаса... так и пошло, теперь, вот, мозг человека.

Редакция:  Как ваши близкие относятся к вашей работе?

Александр: Уважительно, но без энтузиазма.

Редакция:  Когда появились первые подобные интерфейсы?

Александр: Первые попытки начались в 80-х годах прошлого века в Германии, чтобы помочь полностью парализованным людям управлять инвалидным креслом и общаться. Такие люди замкнуты внутри себя и не имеют возможности контактировать с миром, их живой мозг лишен выходов наружу. Сначала их научили двигать курсором на мониторе компьютера и отвечать «да» или «нет». Затем был найден способ, позволяющий писать: когда на мониторе появляется задуманная пациентом буква, на ЭЭГ возникает более четкий пик. Но здесь возникает проблема скорости «письма». И мы тоже работаем над ней.

Редакция:  Как появился проект, чьи идеи явились основополагающими?

Александр: Если вы говорите о проекте интерфейса мозг-компьютер ИМК, то это было естественным продолжением наших разработок по расшифровке ЭЭГ. Захотелось проверить, насколько мы понимаем природу тех электрических отголосков активности мозга, которые можно зарегистрировать непосредственно с кожной поверхности головы. Ключевой вопрос: сможет ли человек управлять харакреристиками ЭЭГ, какими именно и насколько оперативно. Вот мы поначалу и связали напрямую изменение этих характеристик с RGB движком компьютерного монитора. Испытуемых не информировали об этих тонкостях исследования. Оказалось, эта техническая оснастка позволила мозгу подбирать себе предпочитаемый цвет буквально «силой мысли» и без сведения самого владельца мозга. С опубликования статьи на эту тему в International Journal of Neuroscience в 2005 году все и началось. Потом пошли, машинки, буквопечаталки, пазлы, браузеры и теперь беремся за проет управляемого мыслью манипулятора, компьютерные игры.

Проф. А.Я.Каплан проводит очередное тестирование интерфейса мозг-компьютер, управляя игрушечной машинкой. Изменения ЭЭГ, связанные с мысленными командами, интерпретируются портативным компьютером и передаются на машинку

Редакция:  Кто еще работает¹  над ИМК-проектами?

Александр: За рубежом уже лет 15 работают десятки лабораторий. В последние годы в России появилось несколько коллективов стартовавших с проектами ИМК.

Редакция:  Источники финансирования проекта ИМК?

Александр: Из наиболее известных: Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ и Фонд содействия развитию малых форм предприятий Фонд Бортника).

Редакция:  Мы просмотрели видео ²  http://www.1tv.ru/news/polit/156208 о ИМК-пазле, созданном в ННКИ и продемонстрированном на выставке, приуроченной к заседанию Комиссии по техническому развитию, которое провел в МГУ президент России Д.А.Медведев. Каковы впечатления руководителей «высших эшелонов» от данной реализации?

Александр: Задавали ключевые вопросы и были впечатлены успехами отечественной науки. Руководители проекта Сколково дали высокую оценку и рекомендовали «встраиваться» в этот проект.

Редакция:  Иностранные коллеги ведь наверняка интересуются? Ваши работы засекречены?

Александр: Наши работы идут в русле мирового тренда гражданских исследований в этой области, предусматривающего свободный обмен информацией через научные журналы и конференции. Ничего секретного в наших работах нет. Правда, стараемся оформлять патенты.

Редакция:  Наши военные проявляют интерес к ИМК?

Александр: Мне это не очень известно, хотя, несомненно, и в этой области и в сфере предупреждения антисоциальной и антитеррористической деятельности также можно было бы реализовать потентциал технологий ИМК, которые по своей природе работают с проявляющимися на уровне ЭЭГ намерениями человека.

Редакция:  Датчики для ИМК отечественного производства?

Александр: «Датчики для ИМК» - это целый тракт: от электродов до транслятора команды для исполнительных устройств. Конечно, электронные элементы заграничные, самые современные, даже пробники использовали, но схемы их соединения и все алгоримы, программы, естественно, наши. Поэтому «Датчики для ИМК», очевидно, отечественного производства. А вот, если их коммерциализировать, то, получается, что наши действующие макеты надо отдавать «на переделку» куда-нибудь в Китай...

Редакция:  У вас есть публикации? Где если не секрет?

Александр: Это не может быть секретом. Публикации - это фактически единственная отчетная документация ученого! Конечно, у нас есть публикации в ведущих отечественных научных изданиях, и в зарубежных журналах соответствующего профиля. Посмотрите на нашем сайте
http://brain.bio.msu.ru, там все выложено для начинающих коллег и для профессионалов.

Редакция:  Какими еще проектами вы заняты?

Участник Фестиваля науки (Москва, 2009) собирает пазл «силой мысли» с помощью ИМК, разработанного в ННКИ

Александр: Помимо нескольких проектов с ИМК, продолжаем заниматься изучением базовых механизмов мозга, природой некоторых его патологий, пытаемся продвинуть наши знания о мозге в создании интернетовских социальных сетей нового поколения.

Редакция:  Приглашают на международные конференции?

Александр: Много-много раз...

Редакция:  Есть ли у Вас какие-то изобретения, рацпредложения, если есть, то какие?

Александр: Есть российские и международные патенты, в том числе и на ИМК

Редакция:  Где лучше работается «нашему ученому», на родине или зарубежом?

Александр: Всем по-разному, но общее правило все же просматривается пока такое: «где родился, там... не пригодился...».

Редакция:  У вас есть ученики? C чем связана ваша преподавательская деятельность?

Александр: Моя должностная обязанность - это выяснять закономерности Природы, я научный работник. Однако, работая в Университете, конечно, инвестирую в него свои опыт и знания в виде учебных и популярных лекций и практических занятий со студентами, слушателями разных курсов и проектов, а главная педагогическая деятельность - это работа со своими дипломниками и аспирантами.

Редакция:  Ваши выпускники или ученики помогают вам при случае по жизни?

Александр: Конечно... как друзья-товарищи.

Редакция:  Какими проектами заняты ваши ученики?

Александр: Самыми разными, в России и во многих странах мира, но все про мозг человека.

Редакция:  Что из литературы, порекомендуете начинающим физикам-биоинженерам?

Александр: Прибрам К. Языки мозга, Вулдридж Д. Механизмы мозга, Г.Уолтер Живой мозг, D.J. DiLorenzo Neuroengineering, T.W. Berger еt al. Brain-Computer Interfaces: An international assessment of research and development trends.

Редакция:  Что в современном институте отечественной науки вы бы изменили, доработали?

Александр:

• Обязательное международное рецензирование заявок на научные проекты.
• Обратил бы внимание на необходимость не только накачивания науки деньгами и строительства новых институтов, но на создание оптимальной инфраструктуры науки, чтобы деньги и институты работали в правильном месте, в нужное время и были обеспечены информационной поддержкой.

Редакция:  Как помогает знание информационных технологий в научной деятельности?

Александр: В настоящее время - это 75% успеха.

Редакция:  Расскажите о ваших увлечениях?

Александр: Люблю путешествовать по миру и ... заниматься наукой.

Редакция:  И традиционные наши вопросы... Какие из электронных журналов вы читаете? А из печатных? Какие являются ориентиром для Вас?

Александр: В сетях практически не сижу... только на профессиональных сайтах: библиотечных и персональных страницах коллег***. Из печатных - в основном 20-30 зарубежных журналов по теме основных интересов. Ориентировм являются не журналы, а достижения в научном мире... Про них читаю везде, где попадется, но сильно фильтрую.

Редакция:  Читаете ли вы в дороге? Какими гаджетами пользуетесь?

Александр: В дороге я в основном читаю свои собственные мысли и пользуюсь для этого соответствующими гаджетами.

Редакция:  ТОП-5 ежедневных просмотров Интернет-ресурсов?

Александр: Mail.ru, Google, PabMed, Yandex.

Редакция:  Как Вы распределяете время между оплачиваемой работой, хобби-проектами и отдыхом?

Александр: Время само как-то распределяется, так как иной раз отдых оказывается работой, а работа - отдыхом, и этот отдых еще и оплачивается...

Редакция:  Каковы ваши планы на будущее?

Александр: Все больше времени отдавать собственным интересам, и все меньше - заказным работам... Но, заказные работы, обеспечивают эти самые собственные интересы - наверное, возьмусь за проект управлемого от ЭЭГ протеза кисти... и еще - за управляемые от ЭЭГ компьютерные игры.

Редакция:  Cпасибо вам Александр за столь увлекательное интервью. И напоследок, чтобы вы хотели пожелать нашим читателям?

Александр: Чтобы у каждого было свое дело по собственному интересу, да еще полезное для всех. А вообще - присоединяйтесь, будем вместе творить…

¹ Зарубежный опыт. 
Исследователи AutoNOMOS из Свободного университета Берлина разработали гарнитуру для управления машиной силой мысли. Датчики передают мысленные приказания водителя по беспроводной технологии к электронике машины. Все, что нужно сделать, это подумать: «влево или вправо», «быстрей или медленней», и машина послушно выполнит приказы. Технология, которой дали название BrainDriver, использует данные, полученные от видео камер, радаров и лазерных датчиков, которые дают 3д-картинку окружения. Водитель одевает специальные наушники, оборудованные 16-ю датчиками, которые считывают электромагнитные сигналы мозга. Полученные сигналы обрабатываются компьютером, который научили различать между командами «влево или вправо». В первом тесте, водитель смог поворачивать, хотя и с небольшой задержкой между командой и реакцией машины. Во втором испытании, машину научили распознавать четыре команды, добавив возможность прибавлять и убавлять скорость. Пока решение о том, будет ли данная технология пущена в серийное производство не принято http://globalscience.ru/article/read/19170    (Редакция)

² В ресурсах к журналу прикреплены видеосюжеты:
• А.Я.Каплан об интерфейсах мозг-компьютер в передаче канала ТВ-5 «Прогресс» от 15 февраля 2009 года;
• Выставка гаджетов в передаче The.Gadget.Show от 2009 года.