Презентация Neuralink 2023
В апреле 2023 года Илон Маск и его компания Neuralink провела очередную презентацию своих разработок и планов на будущее.
Neuralink – это американская нейротехнологическая компания, основанная в 2016 году Илоном Маском (Elon Reeve Musk), занимающаяся разработкой, производством и внедрением имплантируемых нейрокомпьютерных интерфейсов.
17 июля 2019 года Илон Маск и руководители стартапа Neuralink впервые продемонстрировали проект нейроинтерфейса: он представляет собой «нити»-импланты для считывания информации из мозга и «швейного» робота-хирурга для их вживления.
В своем вступительном слове Илон Маск планы компании разделил на долгосрочные и краткосрочные перспективы.
– Итак, – сказал Илон, – основная цель Neuralink – создать интерфейс мозг-машина, устройство ввода-вывода информации из мозга в компьютер, которое, в краткосрочной перспективе будет взаимодействовать с определенными областями мозга для решения множества проблем, влияющих на человека. В долгосрочной перспективе интерфейс сможет взаимодействовать со всеми областями мозга.
Я раньше уже говорил о нашей долгосрочной цели, и пусть это прозвучит немного эзотерически, но вот какой была моя основная мотивация в этом проекте – что нам делать с ИИ? Что нам делать с общим искусственным интеллектом в ситуации, где искусственный суперинтеллект гораздо умнее среднестатистического человека? Как снизить риск для человечества? Как снизить этот риск даже при самом хорошем раскладе, где ИИ доброжелателен к нам? Как нам не остаться не у дел, а примкнуть к нему?
Но прогресс не затормозить, эра искусственного интеллекта уже началась. Сеть Midjourney может нарисовать Папу Римского в пуховике, ChatGpt написать диплом, и это только начало.
Но стоит помнить, что нейросети, это не просто развлечение. Нейросети – это технология, которая позволит развиваться во многих сферах. Они способны обрабатывать огромное количество данных. Нейросети уже упрощают многие процессы в разных областях. Они используются для распознавания образов, голосов, текстов и создания изображений. Даже эта презентация была частично написана ChatGPT.
Самое большое ограничение в нашем содействии с ИИ состоит в пропускной способности, в скорости взаимодействия с компьютером. Мы отчасти уже киборги в том смысле, что наши телефоны и компьютеры уже являются продолжением нас. Уверен, у вас тоже было такое, что вы забывали где-нибудь телефон, а потом хлопали себя по карманам – это что-то вроде фантомной конечности. Когда забываешь телефон, ощущение что у тебя конечность отобрали, потому что мы привыкли с ним взаимодействовать, привыкли быть, по сути, киборгами. Но с телефонами и компьютерами есть ограничения – это скорость получения и отправки информации. Особенно скорость ввода информации. Скорость взаимодействия с телефоном ограничена скоростью движения больших пальцев. Или скоростью вашей речи. Это очень медленный способ передачи данных: 10, в лучшем случае 100 бит в секунду. Компьютеры же могут общаться со скоростью гигабитов, терабитов в секунду. Это основное ограничение, которое нам предстоит преодолеть, чтобы снизить риск от искусственного интеллекта и примкнуть к нему.
Итак, нам нужно уметь считывать сигналы мозга, уметь посылать их, и, в конечном счете, охватить все области мозга, а затем пойти дальше, и общаться со всей нервной системой, если у человека есть повреждения спинного мозга или шеи.
Этому видео уже 18 месяцев. Это Пейджер, и он играет в пинг-понг силой своей обезьяньей мысли.
На этой видеозаписи у Пейджера установлен имплант Нейролинк, и обратите внимание, что имплант даже не видно. Мы уменьшили имплант настолько, что он соответствует толщине удаленной части черепа. По сути, это как если бы часть вашего черепа заменили на смарт-часы. На Apple Watch. Это, пожалуй, ближайшая аналогия. Выглядит он вполне обычно. Это очень важно для пользователя. У меня сейчас в голове мог бы стоять чип Neuralink, а вы бы и не заметили.
Сначала мы научили его играть в пинг-понг с контроллером, потом мы забрали джойстик и теперь за счет Neuralink он играет в видеоигры силой мысли. Что мы сделали с тех пор?
Встали на трудный путь: от прототипа к продукту. А я часто говорю, что делать прототипы это легко, а производство – это очень трудно. Производить безопасное, надежное устройство, которое будет работать в разных условиях, будет доступно и может пойти в серийное производство: в 100, в 1000 раз сложнее, чем создать его прототип. Это невозможно трудно.
Мы очень активно готовимся к первому испытанию на человеке. И, конечно же, нам нужно быть очень аккуратными и уверенными в том, что все будет работать, как и задумано, прежде чем имплантируем Neuralink в человека.
Мы отправили б'ольшую часть необходимых документов в агентство здравоохранения США, и возможно уже через пол года мы сможем установить первый Neuralink человеку.
Как я уже говорил, мы делаем все возможное, чтобы тестировать устройства еще до того, как они будут установлены не только в человека, но и до установки в животных. Мы проводим лабораторные тестирования, ускоренные испытания на долговечность. У нас есть симулятор мозга у него та же текстура. Это резиновый эмулятор мозга. Прежде чем мы планируем установку устройства в животное, мы тщательно проводим все лабораторные тесты. Мы не беспечно относимся к установке чипов в животных. Мы подходим к вопросу с огромной осторожностью, и при каждом имплантировании, будь то в овцу, свинью или обезьяну, наша цель – подтвердить результат, а не проводить исследования. То есть, сначала мы проводим все возможные лабораторные тесты, и только потом обсуждаем возможность установки устройства в животное.
Мы обновили Пейджера. Сейчас обезьяны делают ряд различных действий, и мы работаем над тем, чтобы все было стабильно, и мы могли воспроизводить результат, чтобы чипы были долговечны и не устаревали.
На этом видео Саке, другая наша обезьянка, печатает на клавиатуре. Это телепатический набор текста. Он двигает курсор на подсвеченные буквы силой мысли. Технически, писать он сам не умеет, но круто то, что Саке передвигает курсор мыши только силой мысли. Передвигает курсор на подсвеченную букву, и в итоге пишет то, что мы задумали.
Этим смогут пользоваться люди с частичным или полным параличом. Даже до того, как мы сможем решить вопрос травм спинного мозга, у них будет возможность управлять курсором мыши, телефоном. Мы уверены, что человек без других способов взаимодействия с миром, сможет управлять телефоном лучше, чем человек с работающими руками.
Я уже говорил про обновления? Это очень важно. Процедура чипирования должна быть полностью обратимой и с возможностью обновления. Устройство можно будет удалить, и заменить на чип последней версии, или заменить, если он почему-то перестал работать. Это основное требование к чипу Neuralink. Уточню, что и у Саке и у Пейджера импланты обновлены до последней версии. Чип у Пейджера уже больше полутора лет сначала первой версии, потом следующей. Это хороший знак, что он долговечен, и мы не наблюдаем негативных побочных эффектов. Отмечу также, что Саке нравится демо. Он к стулу не привязан. Как видите. Обезьянкам нравится этим заниматься. Они пьют банановый смузи, для них это забавная игра.
И хочу отметить, мы очень заботимся о животных. С уверенностью могу сказать, что наши обезьяны вполне счастливы. Как видите, решения по фруктам он принимает быстро.
Итак, – первые два применения на людях, к которым мы стремимся, – восстановление зрения и, хочу обратить ваше внимание, что даже если у человека не было зрения никогда, если они родились слепыми, мы считаем, что им можно восстановить зрение. Поскольку зрительная кора мозга никуда не делась. Даже если человек всегда был незрячим, мы уверены, что он сможет видеть.
А второе применение – в моторной коре. Сначала сможем позволить людям, у которых нет или почти нет возможности управлять мышцами, как Стивен Хокинг. Мы позволим им управлять телефоном быстрее, чем люди с работающими руками. Но будет еще лучше, когда мы сможем восстанавливать связь. Передавать сигналы из моторной коры, – скажем, если у человека сломана шея, – передавать сигналы в чипы Нейролинк, установленные в спинном мозге. Мы убеждены, что нет физических ограничений, которые помешают нам вернуть людям подвижность. Как бы чудесно это ни звучало, мы уверены, что возможно восстановить полную подвижность людям с травмами спинного мозга.
После этого вступительного слова Илона Маска выступили сотрудники компании, отвечающие за разработки различных аспектов проекта, и рассказали о вызовах, с которыми они столкнулись в процессе разработок, и достижениях в их преодолении.
Вот основные тезисы их сообщений.
С первого дня команда Neuralink сосредоточились на разработке технологий, которые смогут обеспечить безопасность, масштабирование, и доступ ко всем областям мозга. Они сформировали основу для разработки продуктов Neuralink.
Безопасность – нам нужно сделать устройства и изоляцию максимально надежными, чтобы двигать технологию дальше.
Масштабирование – по мере того, как мы делаем устройства безопаснее и полезнее, больше людей захотят ими пользоваться. И масштабирование сделает их более доступными.
И доступ к областям мозга – чтобы расширить функционал нашей технологии.
Наши первые шаги к этой цели привели к тому, что мы называем "имплант №1". Чип размером с четвертак, и у него есть около 1000 каналов, способных считывать и стимулировать. Он произведен с помощью микрофабрикации с тончайшими подвижными электродами, которые мы называем нитями. Он беспроводной и полностью имплантируемый, а значит, никаких проводов. И после операции имплант находится под кожей и абсолютно невидим. У него также есть аккумулятор с беспроводной зарядкой, и им можно пользоваться дома.
Для безопасной установки устройства в мозг, мы создали хирургического робота и назвали его R1. Он способен работать с тонкими нитями, шириной в несколько красных кровяных клеток, и надежно устанавливать их в подвижный мозг, избегая сосудов. Он вполне успешно справляется с задачей, делает это надежно.
Чтобы превратить прототип в продукт, мы перевезли производство устройств в отдельное здание в Остине для будущего серийного производства. Мы также масштабировали нашу хирургию. У нас теперь есть своя отдельная операционная, даже две операционных, в Остине. И это всего лишь первый шаг к созданию нашей собственной клиники Neuralink.
Первая наша цель для продуктов N1 и R1 – помочь людям с параличом из-за травм спинного мозга, вернуть себе свободу взаимодействия в цифровом пространстве за счет использования их устройств так же, а то и лучше, чем до травмы. И как Илон уже говорил, последний год это было в центре нашего внимания. Мы плотно работаем с агентством здравоохранения, чтобы получить разрешение и запустить первые клинические испытания на людях в США. Надеемся, это произойдет в ближайшие полгода.
Наша цель – позволить людям с параличом управлять компьютер на уровне обычного человека или лучше. Мы хотим предоставить возможность быстрого и точного управления всеми функциями компьютера. В любое время, в любом месте N1 с нашим ПО и алгоритмами для достижения этой цели. В прошлом году мы показали вам видео с обезьяной Пейджером, управляющего курсором компьютера силой мысли. Сначала мы записали нейронную активность в его моторной коре с помощью чипа N1. Мы можем записывать, как он играет с контроллером с тысячи каналов. Затем мы обучаем нейросеть предсказывать скорость курсора исходя из паттернов его нейронной активности. С помощью этого дешифратора он может управлять курсором силой мысли, и даже не касаться контроллера. С дешифратором он может играть в разные игры, и выполнять задачи. Например, передвигать точку на желтый квадрат. Каждый раз, когда у него получается, он получает любимый смузи. Он выбирает эту игру каждый день. Десятилетиями ПО разрабатывалось под мышь и клавиатуру. А мы разрабатываем интерфейсы для компьютера и мыши для мозга. Делаем мы это, обучая Пейджера и его друзей выполнять множество задач на компьютере. А потом разрабатываем алгоритм предсказания их поведения. Типичный процесс использования чипа N1: подключение по блютуз, трансляция нейронной активности мозга, использование этой активности для обучения дешифраторов, и вывод в режиме реального времени. Мы создали симуляцию конкретно для этой последовательности.
Но, вместо того, чтобы использовать обезьяну с имплантом, мы используем симулятор мозга,
который генерирует нейронную активность для чипа, установленного на сервере. С точки зрения импланта, он находится в реальном мозге. Такая симуляция отлично подходит для тестирования ПО и железа.
За прошлый год стабильность и надежность системы значительно выросла. Мы смогли достичь постоянной высокой производительности во множестве сессий за несколько месяцев.
Но впереди большой путь, прежде чем система будет казаться нативной.
В области интегральных схем мы разработали собственные нейронные сенсоры, включающие в себя аналоговые и цифровые схемы для записи и стимуляции на тысяче двадцати четырех независимых каналах. Перед нами стоят вызовы по всем трём важным метрикам: производительность, потребление, и область в мозге. Нам нужно не только вместить тысячу двадцать четыре канала в имплант размером с четвертак, нам также нужно измерять активность спайков амплитудой меньше двадцати микровольт.
Потребление – наш краеугольный камень, потому что мы хотим, чтобы будущие пользователи могли применять имплант весь день, без необходимости заряжать его. Мы также работаем над чипом следующего поколения, ориентированном на стимуляцию. У него будет шестнадцать тысяч каналов.
Полностью имплантируемое устройство N1 зависит от непрерывной работы аккумулятора. Когда батарея садится, зарядка выполняется через беспроводную передачу энергии. Но в отличие от большей части потребительской электроники, у которой есть физический разъем, зарядка полностью имплантируемого устройства ставит перед нами уникальные задачи. Во-первых, система должна работать в широком диапазоне, она должна быть устойчива к помехам, и выполняться быстро, чтобы не утомлять пользователя. Но во главе всего – безопасность. Температура поверхности импланта в контакте с тканями мозга, не должна повышаться больше, чем на 2 градуса. Наша система зарядки прошла несколько итераций, чтобы удовлетворять этим целям.
Команда электротехнического отдела в данный момент занимается разработкой зарядки третьего поколения. Улучшения включают в себя двунаправленную ближнюю бесконтактную связь. Это позволило нам снизить задержку в управлении, и улучшить терморегуляцию. Это в свою очередь ускоряет время зарядки.
Далее Кристин подробно рассказала про хирургические операции.
Установка устройства N1 предполагает следующее: Разметка и надрез, трепанация черепа, вскрытие менингеального слоя – твердой мозговой оболочки, затем установка тонких подвижных нитей электродов, установка импланта в получившееся отверстие.
Хирургический робот проводит часть операции по установке нитей, потому что вручную это было бы очень трудно. Остальная часть операции проводится нейрохирургом. Чтобы мы могли сделать процедуру доступной, в том числе и финансово, нам нужны другие решения. Есть и сотни тысяч частично парализованных людей, не считая людей с другими диагнозами, кому может помочь наше устройство. При этом нейрохирургов не так уж и много. Примерно десять на миллион человек. Их обучение занимает десять лет или даже больше, они обычно довольно заняты, и их время стоит дорого. Итак, чтобы Neuralink мозг выполнить свою цель, и процедура была максимально доступной, нам нужно сделать так, чтобы один нейрохирург мог наблюдать за множеством процедур. Возможно, это звучит немного безумно, но коррекция зрения примерно также раньше выглядела, до лазерной. Лазерную коррекцию зрения делают уже больше 30 лет. Поначалу робот выполнял только самую основную задачу, а все остальное делал хирург. Со временем хирурги стали выполнять все меньше задач, а робот в свою очередь делает б'ольшую часть. Это очень привлекательная процедура. Она занимает всего несколько минут, но зачастую качественно меняет жизнь. С 2017 года мы сделали несколько итераций для оптимизации работы R1 по управлению нитями. Одной из трудных задач для нас стала оптимальная укладка. Нам еще многое нужно преодолеть, прежде чем роль нейрохирурга в процедуре сократится, а сама она станет гораздо доступнее.
Другая проблема – нам нужно убедиться, дрель с ЧПУ надежно работает из раза в раз, и не делает слишком глубоких отверстий.
Проекты следующего поколения. Возможность замены устройств. За прошлый год мы улучшили прочность импланта, производительность батареи и зарядки, удобство использования блютуз. Конечно, каждая новая версия устройства будет значительно лучше. Оно будет более функциональным, и более долговечным. Но нам нужно сделать так, чтобы новые технологии были доступны первым пользователям. Это значит что нам нужно решение, позволяющее провести обновление или замену устройства так же просто, как и изначально его установить.
Как выяснили многие компании, производящие медицинские устройства, это сложная задача.
Процесс заживления в теле этому мешает, и проблема до сих пор актуальна. Но мы далеко продвинулись в решении этого вопроса.
Под кожей есть череп, под ним твердая мозговая оболочка, – прочная мембрана, отделяющая кость от мозга. Между оболочкой и мозгом находятся паутинная и мягкая оболочки, что-то вроде смягчителя, наполненного жидкостью. Для установки устройства хирург убирает часть черепа и твердой оболочки, открывая поверхность мозга. Устройство заменяет эту часть.
Проблема в самом интерфейсе. Со временем все пустое пространство заполняется тканями, они инкапсулируют устройство и нити. Устройство довольно легко можно вытащить, а из-за маленького размера нитей, их тоже без труда можно вытащить из мозга.
Проблема их удаления именно в ткани, которая формируется на поверхности. Лучшие результаты показало решение, где сама процедура наименее инвазивна. Вместо того, чтобы открывать поверхность мозга, мы не трогаем твердую оболочку, и сохраняем естественные защитные барьеры тела. Это предотвращает инкапсуляцию поверхности мозга. На самом деле это большая победа на пути упрощения операции, и повышения уровня безопасности
Мы также рассматриваем возможность использовать систему лазерной визуализации, в глубоких структурах ткани. В будущем эти системы вместе с предоперационной визуализацией, вроде МРТ, позволят осуществлять точное позиционирование, без необходимости открывать поверхность мозга.
Сегодня наш искусственный мозг немного сложнее. Мы пришли к композитному мозгу на основе гидрогеля, который лучше имитирует модель настоящего человеческого мозга. Мы также создали искусственную твердую оболочку, и разработали искусственную инъекционную мягкую ткань. Это и позволило нам проводить симуляцию лабораторных тестирований. У нас очень длинный список желаний для искусственного мозга. В него, например, входят: хирургическая симуляция с интегрированной мягкой тканью, с мозгом, костями, кожей, а может и тело полностью, искусственный мозг, симулирующий движение, сосудистую сеть, и электрофизиологическую активность. Мы также хотим проверять биосовместимость и электрическую стимуляцию.
Сейчас мы активно работаем над моделью для симуляции, включая выращивание мозговых органоидов в лаборатории отографии. Это все приближает нас к будущему, в котором мы все больше узнаем за счет лабораторного тестирования, и снижаем необходимость использовать животных, а однажды, может быть, совершенно от них откажемся.
Neuralink вернет зрение слепым, людям, ослепшим из-за травмы или болезни. Определенные характеристики нашего устройства делают его уникально подходящим для этой цели.
Во-первых, мы можем не только считывать данные с каждого канала, но и стимулировать нейронную активность в мозге, посылая ток на каждый канал. Это важно, потому что это позволяет нам обходить глаза, и напрямую генерировать визуальный сигнал в мозге. Во-вторых, с нашим устройством можно использовать огромное количество электродов, это важно для зрительных протезов, потому что чем больше электродов доступно, тем более качественное изображение можно создать в мозге. В-третьих, благодаря нашему роботу, мы можем поместить электроды глубоко в мозг. Это важный момент для зрительных протезов, потому что зрительная кора человека находится глубоко в затылочной доле полушарий, в шпорной борозде.
Neuralink вернет парализованным возможность двигаться.
У людей с травмой спинного мозга, связь между мозгом и телом прервана. Мозг продолжает функционировать, но не может общаться с окружающим миром. Вы уже узнали, как мы можем использовать N1 в качестве коммуникационного протеза, чтобы помочь людям с травмой спинного мозга управлять компьютером или телефоном. Но также его можно использовать, чтобы реанимировать тело. Намерение двигаться возникает в моторной коре, и посылается по длинным нервным волокнам через спинной мозг. Это верхние мотонейроны. В спинном мозге происходит синапс, то есть соединяются с другими мотонейронами – нижними мотонейронами, и это посылает намерение дальше в мышцы, они сокращаются, и приводят конечности в действие. Конечно, в произвольном движении участвуют и другие цепочки. Спинной мозг можно представить как множество пар этих связей, а при травме спинного мозга одна из этих связей прервана, и мышцы не могут сокращаться. Если мы разместим электроды в спинной мозг, скажем в мотонейронном пуле, рядом с нижними мотонейронами, мы сможем стимулировать эти нейроны, активируя их, и заставляя мышцы сокращаться, запуская движение. Это очень сложно сделать. Спинной мозг довольно деликатная вещь, и он движется в границах позвоночного канала. Это может повредить электроды, повредить ткани, или и то и другое. Но у нас маленькие и гибкие электроды, а наш робот может установить их глубоко в ткани, возможно даже в передний рог спинного мозга. Это мы и сделали. Мы установили электроды на множество миллиметров по длине спинного мозга. Робот смог установить электроды глубоко в передний рог, в мотонейронный пул, очень близко к нижним мотонейронам. Это важно, потому что это позволяет им получить локализованную связь с этими нейронами, и запускать очень точные движения.
В отличие от предыдущих презентаций Neuralink, мы устанавливаем не один имплант в мозг, но и второй – в спинной мозг. Мы можем транслировать нейронную активность с этих устройств в реальном времени, и использовать её для расшифровки движения суставов. Можно увидеть данные временного ряда для бедра, колена и лодыжки, и мы расшифровываем эти движения.
Это конечно круто, но это не то, что мы хотим. Мы хотим работать в обратную сторону – стимулировать спинной мозг и вызывать движение. Ну что ж, давайте стимулировать электроды.
Если мы стимулируем один электрод на одной нити, это приводит к сгибанию ноги. Нога поднимается вверх. Вот еще один электрод, и если мы его стимулируем, происходит разгибательное движение. Мы можем посылать стимул на множество нитей, вызывать различные движения, и составлять их в последовательности. Помимо последовательностей мы можем добиваться длительных движений.
Так вот, стимуляция спинного мозга – это одна часть процесса, но нам также нужно получать команды дл стимуляции спинного мозга. Но к счастью у нас уже есть чип N1, вы с ним знакомы, установленный в моторной коре. Мы устанавливаем нити в моторной коре и записываем спайки, эти спайки передаются в реальном времени, и расшифровываются в паттерны стимуляции.
Стимулы передаются в передний рог спинного мозга, в подходящий мотонейронный пул для тех мышц, которые мы хотим активировать. Мы стимулируем, активируем нижние мотонейроны, которые заставляют мышцы сокращаться, и приводят их движение.
Итак, у нас есть посыл к движению, расшифрованный из мозга, он используется для стимуляции спинного мозга, вызывая само движение, а затем сенсорные последствия этих действий записываются в спинном мозге для стимуляции мозга, вызывая ощущения.
Спасибо!
Александр Лисовский Вмдео презентации.
