Движущая сила на мысленном управлении

Силой мысли теперь можно отдавать команды смартфону, планшету и даже инвалидной коляске. Страницы на экране планшета будут перелистываться так, как вы им прикажете, а коляска поедет в нужном направлении. Технологию разработали молодые ученые из Ростова-на-Дону, и ее уже успешно тестируют люди с ограниченными физическими возможностями, для которых в основном и создавался новый нейроинтерфейс — мобильная гарнитура, передающая сигналы мозга на управляемое устройство. Сейчас авторы технологии ищут инвестора, чтобы разработку можно было запустить в серийное производство.

"Ничего сверхъестественного"

Отдать мысленный приказ и заставить коляску просто поехать вперед не так просто. По крайней мере мне это удается далеко не сразу. Представлять "картинку" бесполезно, командовать вслух — тоже.

"Нужно сформировать ту же самую мысленную команду, которую каждый раз генерирует наш мозг, когда мы ходим. Большинству людей это удается не сразу, потому что в обычной жизни мы не часто задумываемся о том, как именно мы должны управлять правой и левой ногами. Лично я, когда тестирую нейроинтерфейс на себе, представляю, как я иду по лестнице", — объясняет Николай Свиридов, руководитель ООО "NeuroIT", автор идеи и один из создателей разработки.

Мысль о лестнице помогает — я представила, что мне нужно подняться на ступеньку, и кресло наконец двинулось вперед, а стена небольшого кабинета, в котором мы проводим эксперимент, стала стремительно приближаться. "Чтобы остановиться, надо просто расслабиться, перестать думать о движении ногами!" — спешит подсказать Николай, пока я не врезалась. Но остановить коляску мне с непривычки так же непросто, как и сдвинуть с места. Поэтому я просто выезжаю в коридор, благо он длинный, можно ехать и не волноваться. 

Сначала все это кажется некоей мистификацией — поверить, что никто за твоей спиной не нажимает тайком на кнопки какого-нибудь пульта, получается не сразу. Однако сами разработчики утверждают, что "ничего сверхъестественного" в таком мысленном управлении нет.

Как это работает

Управление происходит с помощью мобильной гарнитуры, которая состоит из "шапочки" с несколькими датчиками и небольшой, с четверть ладони, платы.

"Это усилитель биопотенциала, который считывает электрическую активность мозга с поверхности кожи головы, передает их по каналу Bluetooth на любое устройство и позволяет выполнять мысленные команды или осуществлять мониторинг психофизиологического состояния человека", — рассказывает технический директор и сооснователь компании Дмитрий Лазуренко.

Сигналы мозга датчики считывают в виде обычной энцефалограммы. Специальная программа преобразует эти данные в команды.

"Чтобы управлять нейроинтерфейсом, необходимо откалиброваться. Во время процедуры калибровки происходит настройка каждой команды управления и закрепляются индивидуальные значения наблюдаемых сигналов мозга, основываясь на которых, программа принимает решение сгенерировать соответствующую команду с тем, чтобы передать ее креслу, — говорит Лазуренко.

Всего для управления коляской предусмотрено четыре моторные команды — движение вперед, назад, поворот направо и налево. Аналогичные команды — вверх, вниз, вправо и влево — используются для управления смартфоном, только в этом случае они отдаются мысленным движением правой и левой руки.

"Договорились менять мир"

В недавнем прошлом Николай Свиридов, выпускник физфака РГУ (ныне — Южный федеральный университет — прим. ТАСС), возглавлял вполне обычную, созданную им же IT-компанию, а Дмитрий Лазуренко занимался научными исследованиями в области нейрофизиологии на базе НИИ нейрокибернетики ЮФУ. Встретились они чуть больше двух лет назад.

"Мне все время хотелось чего-то большего. Я очень люблю фантастику, и вот, в очередной раз начитавшись фантастических книг, я подумал — а почему прямо сейчас нельзя сделать такой нейроинтерфейс? Я тогда понятия не имел, существует ли что-то подобное в реальности, просто пошел к своим преподавателям, с которыми до сих пор поддерживаю общение, объяснил ситуацию и спросил, к кому обращаться. Спустя некоторое время мы познакомились с Димой, подружились и практически за один день договорились менять мир", — рассказывает Николай.

Оказалось, что у Дмитрия уже наработана серьезная теоретическая база в требуемом направлении. Теперь нужно было перейти к ее реальному воплощению.

"У нас фактически не было непонимания, как это сделать, вопрос был лишь в ресурсах. Мы не привлекали никаких инвестиций, все делали за свой счет. Например, я отказался от своей компании, чтобы заниматься этим проектом. Примерно через год у нас появился усилитель биопотенциалов, который в реальном времени регистрирует электрическую активность мозга, и программное обеспечение, которое, считав ее, распознает команды", — говорит Свиридов.

В конце 2016 года нейроинтерфейс был впервые протестирован публично — разработку представили на площадке "Южного IT-парка" в Ростове-на-Дону. Во время презентации предстояло продемонстрировать процесс мысленного управления планшетом.

"До этого мы проводили лабораторное тестирование, но одно дело — тестировать, когда у тебя все разложено на рабочем столе, и другое — когда приходит человек, и у тебя есть 15 минут на то, чтобы он поверил — а заодно поверила еще сотня людей, которые стоят рядом и наблюдают. Пришлось нелегко. Но "чудо" произошло, планшет заработал", — вспоминает Лазуренко.

Для тех, кому нужнее

Дмитрий Сухоносов больше десяти лет прикован к инвалидной коляске после серьезной травмы. Вице-президент физкультурно-спортивного клуба "Прометей", серебряный призер Чемпионата России по регби на колясках, волонтер ЧМ-2018, он стал одним из первых участников эксперимента по мысленному управлению.

"Когда мне рассказали про управление коляской при помощи мысли — мне это показалось, мягко говоря, диким. Это было непонятно, непривычно. Мыслей-то много, а тут нужно сосредоточиться — мне понадобилось минут 30, чтобы просто начать движение. Но чем больше практикуешься, тем лучше получается. Это как ехать на машине — сначала непонятно, а потом ты перестаешь об этом думать", — рассказывает он.

Участие в эксперименте переросло в настоящую дружбу, и теперь Дмитрий почти всегда первым пробует на себе все новые разработки команды "NeuroIT". Например — текстовый набор при помощи все той же силы мысли. "Нужно сконцентрироваться на определенном символе, чтобы он появился на печати. Понятно, что книгу так не напишешь. Но хотя бы свое имя мне написать удалось".

Сам Дмитрий признается, что ему интересно участвовать в подобных исследованиях: "Мне хватает моторики моих рук. Но ведь есть люди, которые практически полностью обездвижены, я представляю, насколько это было бы полезно им".

Но как научить отдавать мысленные команды на движение человека, который не может двигаться с детства и вообще не знает, как это — ходить? Создатели нейроинтерфейса уверяют, что и это вполне возможно.

"В тестировании принимала участие девушка, которая с рождения не ходит из-за травмы, поэтому ей было крайне сложно даже мысленно воспроизвести ходьбу. Но это не помешало ей в течение 15 минут освоиться и управлять коляской, поскольку наше оригинальное программное обеспечение имеет очень гибкие настройки и способно автоматически адаптироваться при взаимодействии с человеком", — говорит Дмитрий Лазуренко.

Пока мысленно управлять инвалидной коляской можно только в лаборатории. Но когда производство наладят, коляска на мысленном управлении в России должна быть доступна для людей с ограниченными возможностями вне зависимости от их достатка, считает Николай Свиридов: "Мы хотим прийти к тому, чтобы не продавать, а просто по квоте распространять их среди нуждающихся — в сотрудничестве, например, с благотворительным фондом. Поверьте, для хорошей работающей компании это не очень большие деньги — ну, может быть, просто не будет креветок на корпоративе".

Первые шаги в будущее

Нейроинтерфейсы, в том числе для людей с ограниченными возможностями, сегодня уже не новинка. Однако технология управления с помощью мысленных моторных команд — единственная в своем роде, утверждает Лазуренко.

"Все системы, которые есть сейчас на рынке, используют функциональные состояние человека либо какое-то мышечное движение, действие — моргание, движение глаз, улыбку, дыхание". Такие системы легче анализировать, но управлять той же коляской с их помощью не всегда удобно, считает Лазуренко. "К тому же возникает необходимость двойного кодирования для связи абстрактных действий с исполняемыми командами для внешних устройств. Мы используем мысленные моторные команды, этот подход более эргономичен и более естественен для человека, он сейчас в мире признается наиболее перспективным", — объясняет он.

Сфера применения новой разработки не ограничивается помощью инвалидам — к ней проявляют интерес и создатели компьютерных игр "виртуальной реальности".

"При использовании шлемов "виртуальной реальности" возникает диссонанс между тем, что человек видит, и тем, что он чувствует. Например, в игре вы несетесь по гоночной трассе с большой скоростью, но при этом чувствуете, что на самом деле не движетесь. Это проблема, от этого часто возникает головная боль и тошнота. Напротив, когда мозг генерирует мысленную команду ходьбы, и таким образом управляет "виртуальными ногами", сенсорного и моторного диссонанса не возникает, происходит полное погружение в виртуальную реальность", — объясняет Свиридов.

И это только первые шаги к выходу индустрии игр на новый уровень — в перспективе, благодаря возможности в реальном времени вести мониторинг психофизиологического состояния человека, игра с динамическим сюжетом сможет сама "подстраивать" сюжет под предпочтения пользователя.

"Мы стали партнерами с крупнейшим киберстадионом, который находится в Москве, но работает по всему миру. Сейчас индустрия игр расширяется семимильными шагами, и мы активно работаем с игровыми компаниями", — говорит Свиридов.

"Делать новое — дорогое удовольствие"

Сейчас "NeuroIT" — это около десяти постоянных сотрудников и одна лаборатория. От офиса ради экономии решили отказаться. В конце 2016 года компания выиграла конкурс "Стартап года" в Ростове, получив 500 тысяч рублей, в прошлом году получила грант Фонда содействия инновациям на год на 2 млн рублей. Но чтобы вывести разработку на рынок, требуются гораздо более серьезные вложения, ведь для дальнейшего продвижения нейроинтерфейсу необходим промышленный дизайн, который превратит "шапочку с датчиками" в удобный прибор.

"Средний размер суммарных инвестиций для успешной деятельности компании, выпускающей носимые устройства на Западе, — $100 млн, а минимальная сумма инвестиций, при которой эти компании начинают что-то выпускать на рынок — $20−30 млн. Мы видим различные варианты привлечения этих средств и надеемся найти хорошего стратегического инвестора", — говорит Свиридов.

Он отмечает, что как с российскими, так и с зарубежными компаниями постоянно ведутся переговоры, при этом работа над проектом продолжается. "Сейчас производить новое — дорогостоящее удовольствие. Пока что мы не можем двигаться очень быстро, но в любом случае доведем дело до конца", — уверен руководитель "NeuroIT".

Елена Гриценко