Об авторе: Борис
Михайлович Владимирский – доктор биологических наук, профессор кафедры
биофизики и биокибернетики факультета физики Южного федерального университета
(Ростов-на-Дону).
Модель партнерства живого и
неживого
Следующий шаг должен быть
сделан в области масштабирования интерфейсов «мозг–компьютер» и программ
искусственного интеллекта. Изображение сгенерировано нейросетью Kandinsky 2.2
Перспективы дальнейшего
научно-технического прогресса в значительной мере зависят от развития
информационных технологий, связанных в первую очередь с созданием принципиально
новых каналов коммуникаций и способов анализа больших данных. Среди возможных
решений этих проблем первостепенный интерес представляют интерфейсы
«мозг–компьютер» (ИМК) и технологии искусственного интеллекта (ИИ), то есть
создание гибридного интеллекта.
Партнерский интеллект
Концепция гибридного, или
дополненного, интеллекта насчитывает более 60 лет. Еще в вышедшей в 1956 году
книге «Введение в кибернетику» Уолтер Росс Эшби вел понятие «усиление
интеллекта». С тех пор предпринимались многочисленные попытки так или иначе
сформулировать, что этот термин сам по себе значит.
В конечном счете любые
формулировки – это предмет соглашения. Поэтому будем считать, что гибридный
(дополненный) интеллект – это некая модель партнерства людей и искусственного
интеллекта, работающих вместе для повышения когнитивных функций, включая
обучение и принятие решений.
Можно считать, что гибридный
интеллект – это реализация своеобразной технологии, разработанной для
модернизации человеческого интеллекта, а не для работы независимо от него или
его прямой замены. Достигается такая модернизация за счет улучшения процесса
принятия решений человеком и, как следствие, действий, предпринимаемых в ответ
на улучшенные решения. Это модель партнерства, ориентированная на человека, где
его потребности и цели являются главными.
Однако надо отметить, что при
проектировании дополненного интеллекта, включающего в качестве составной части
ИИ, необходимо учитывать этические последствия его создания и возможные
последствия для людей и общество в целом.
Неинвазивное вторжение в мозг
К гибридным системам относятся
и интерфейсы «мозг–компьютер» – системы, обеспечивающие прямую связь между
мозгом человека и компьютерами или другими устройствами. Эти интерфейсы
позволяют людям с двигательными нарушениями управлять компьютерами и другими
устройствами с помощью своих мыслей, а также могут быть использованы для
исследований в области когнитивной нейробиологии.
ИМК представляет собой
комплекс, который превращает электрическую активность мозга в конкретное
действие. Такое превращение осуществляется мысленно, и тело человека (в том
числе спинной мозг) в этом процессе не участвует. Другими словами, речь идет о
коммуникационной системе, в которой сообщения или команды, посылаемые
индивидуумом во внешний мир, не проходят через обычные, нормальные выходные
каналы мозга в виде периферийных нервов и мышц, а реализуются мысленно.
Технически это может быть
сделано трояко. Например, с использованием поверхностных электродов,
регистрирующих электрическую активность с поверхности головы (ЭЭГ, МЭГ). Либо с
помощью имплантированных в мозг чипов. Наконец, что более перспективно, с
помощью двунаправленного интерфейса, позволяющего неинвазивно связываться с
нервной тканью через череп, сохраняя при этом субмиллиметровое и миллисекундное
пространственное и временное разрешение для записи и стимуляции активности
клеток.
Во всех этих случаях из
биоэлектрической активности выделяются специфические узоры, соответствующие
фиксированным мысленным командам. Такие же специфические узоры, но полученные с
помощью функциональной инфракрасной спектроскопии и магнитно-резонансной
томографии, могут также использоваться для декодирования внутренней речи.
Предполагается, что те же
технологии, которые позволяют парализованным использовать силу мыслей в качестве
пульта управления инвалидной коляской, позволят и здоровым людям использовать
мысли для дистанционного управления многочисленными гаджетами. Это очень
актуально, например, в интернете вещей.
Последствия появления в полном
объеме нового канала коммуникации и контроля сегодня даже сложно предугадать.
Групповое мышление
Поначалу создание
нейрокомпьютерных интерфейсов было ориентировано на помощь людям с тяжелыми
неврологическими патологиями – последствиями инсультов и травм спинного мозга.
Эта задача и сейчас остается важнейшей. Но постепенно к ней добавляется еще
одна – расширение возможностей человеческого мозга с тем, чтобы в перспективе с
помощью ИМК здоровые люди могли расширить свои когнитивные возможности,
обмениваться мыслями, загружать, например, в мозг новый иностранный язык и т.д.
Следующий шаг должен быть
сделан в области масштабирования интерфейсов «мозг–компьютер» и программ
искусственного интеллекта с переходом к обмену информацией между мозгом
нескольких субъектов. В этом направлении в последние годы был сделан значимый
шаг.
Разработан неинвазивный прямой
интерфейс «мозг–мозг» (ИММ) для совместного решения проблем. Он позволяет пока
только трем людям сотрудничать для решения задач друг с другом. При этом
используется электроэнцефалография (ЭЭГ) для записи сигналов мозга и
транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) для неинвазивной доставки
информации в мозг. Это первый интефейс «мозг–мозг», исключающий необходимость
использования каких-либо физических движений для передачи информации.
При наличии соответствующего
оборудования эта система может быть масштабирована до случая, когда более трех
субъектов имеют возможность как отправлять, так и получать информацию,
используя интерфейсы «мозг–компьютер».
В перспективе облачный сервер,
реализующий технологию ИИ и используемый в такой системе, может направлять
передачу информации между любым набором устройств в сети ИММ и сделать его
глобально управляемым через интернет. Тем самым это позволит облачным
технологиям взаимодействовать между мозгами в глобальном масштабе. Системы
интерфейсов «мозг–мозг» способны открыть новые границы в человеческом общении и
сотрудничестве, а также стать новым научным инструментом для получения более
глубокого понимания человеческого мозга.
Здесь есть одна проблема.
Сегодня люди руководствуются своим жизненным опытом, и концепции, связанные с
использованием одновременно нескольких мозгов, являются совершенно новыми для
них. Это как если бы человеку, незрячему от рождения, предложили представить
цвет, которого он никогда не видел. Хотя концепция группового мышления очень
заманчива, так как несколько мозгов, работающих вместе, могли бы придумать то,
чего не мог бы придумать сам по себе один мозг, мы никогда с этим не
сталкивались. И возникает опасение возможной потери индивидуальности и превращения
нас в рой с соответствующим сознанием.
Нейронная синхронность
Есть еще проблема, напрямую
связанная с перспективами создания более совершенных гибридных систем.
В последнее время получают
права на жизнь утверждения и факты, свидетельствующие о том, что обработка
информации конкретным человеком не содержится полностью в мозге этого человека,
а включает в себя элементы, расположенные в головах других людей. Таким
образом, постулируется принцип: мозг отдельного человека не является одиночным
устройством обработки информации.
При этом складывается
впечатление, что не существует формы нейронной синхронности мозговой активности
группы людей, которая позволила бы предсказать, как может себя повести эта
группа при решении той или иной задачи, требующей взаимодействия между членами
группы.
Сеть, которая закрепляет
большую часть наших знаний о причинно-следственной структуре мира, на самом
деле является сетью, которая проходит через мозг, а не находится внутри мозга:
это не совокупность содержимого мозга, а паттерны взаимодействия между мозгами
с определенным содержимым. Поскольку важно содержание, а не конкретный мозг,
существует неограниченное количество паттернов взаимодействий. Они генерируют и
поддерживают одни и те же причинно-следственные убеждения.
Другими словами, здесь имеет
место эмерджентность, то есть свойство группы, имеющее место быть, но не
принадлежащие никому из отдельных членов группы. Или: сеть индивидуумов,
работающих вместе, не может быть сведена к сети мозгов, связанных между собой
какой-то формой нейронной синхронности.
Таким образом, предполагается,
что существует некий групповой интеллект, не являющийся средним значением или
совокупностью индивидуальных интеллектов членов группы. Отсюда следует, что
исследование мозга членов группы не выявит и не предскажет точно, как будет
действовать группа в целом. Поэтому даже в относительно небольшой группе может
быть огромное количество взаимодействий, способных привести к любому заданному
результату, и это число будет увеличиваться экспоненциально с любым увеличением
размера группы.
Это значит, что возможность
создания общего, близкого к человеческому, искусственного интеллекта,
базирующегося на существующих в настоящее время теоретических представлениях,
должна быть поставлена под сомнение.
И это будет происходить до тех
пор, пока не будут обоснованы и разработаны методики регистрации группового
интеллекта. К сожалению, в настоящее время нет еще подходов к решению этой
проблемы.
Клонирование мыслей
Важнейшее средство
коммуникации – человеческая речь. Она обеспечивает естественное и быстрое
общение. В недавних работах по использованию интерфейса «мозг–компьютер» было
показано, что восприятие речи может быть необязательным для ее декодирования.
Спектральная динамика воображаемой речи может быть восстановлена по нейронной
активности, регистрируемой от имплантированных в мозг электродов, или с помощью
других методов регистрации нейронной активности. Как метод коммуникации, прямое
декодирование мозговой деятельности, связанной с предполагаемой речью, станет
огромным прорывом в исследовании и использовании ИМК.
Пока в большинстве
существующих интерфейсов «мозг–компьютер» идентифицируются команды,
соответствующие простейшим двигательным актам. На очереди совершенствование
подходов к обучению и создание практически пригодных методик выработки
мысленных команд для разработки алгоритмов и программ, позволяющих надежно
классифицировать большее число классов таких команд, соответствующих более
сложным когнитивным процессам, а это проблематика искусственного интеллекта.
Системы искусственного
интеллекта могут имитировать некоторые аспекты человеческого интеллекта с
впечатляющими результатами, включая обнаружение объектов, навигацию по
окружающей среде, игру в шахматы или даже генерацию текста. Но клонирование
человеческого поведения имеет свои ограничения. Без подкрепления действий
мыслями системы ИИ могут совершать непредсказуемые ошибки при столкновении с
новыми ситуациями. Чтобы уйти от этих ограничений, недавно был предложен метод
под названием «клонирование мыслей», который одновременно обучает ИИ мыслям и
действиям
Клонирование мыслей может
позволить моделям нейронных сетей, представляющих основной аппарат ИИ,
генерировать своего рода процесс рассуждений для своих действий и передавать
эти рассуждения людям-операторам.
Практически все системы
нейронных сетей обучаются на данных, созданных людьми. Например, обучающими
данными может быть последовательность ходов в шахматной партии или действия в
реальном мире: построение маршрута для беспилотного автомобиля. Обучаясь на
достаточно большом наборе данных, система ИИ сможет создать модель поведения
человека в этой задаче. Но хотя модель может научиться имитировать человеческое
поведение и достигать тех же результатов во многих задачах, она не может
подсказать, каковы причины этих действий. Поэтому в отсутствие мыслительного
процесса система ИИ не может обобщить изученные действия на новые настройки.
Гипотеза, выдвинутая авторами
идеи клонирования мыслей, заключается в том, что если при обучении используются
действия и соответствующие им мысли, то возможно возникновение правильных
ассоциаций между поведением и целями и объяснение причин таких действий.
Полученные результаты показывают, что клонирование мыслей значительно
превосходит клонирование поведения и сходится быстрее, потому что для обобщения
требуется меньше обучающих примеров. Кроме того, клонирование мыслей может
обеспечить важные преимущества для безопасности и интерпретируемости ИИ, а
также упростить отладку и улучшение ИИ.
* * *
Когда мы говорим о
конвергенции направлений разработки интерфейсов «мозг–компьютер» и
искусственного интеллекта, то имеем в виду не только, и не столько взаимное
влияние, сколько взаимопроникновение этих технологий. Эта конвергенция приведет
к появлению новых идей и результатов как в самих этих областях, так и в их приложениях
До сих пор трудно с абсолютной
уверенностью сказать, удастся ли нам реализовать наше желание напрямую
подключить человеческий мозг к компьютеру, объединить ИМК с ИИ. Однако если мы
когда-нибудь это сделаем, то окажемся на другом уровне дебатов об искусственном
интеллекте и сознании. Без сомнения, прямое соединение нейронов и процессоров
станет важным шагом на пути к новым формам существования сознания и интеллекта.