воскресенье, 28 мая 2017 г.

Регламент по регламентам

Есть идея сделать руководство из чек-листов, которое будет описывать практики разработки и освоения внутренней нормативной документации на проекте. Набросал оглавление:
1.      Командная работа (взять за основу Эссенс)
a.     Требования к организации рабочей группы
i.      Требования к комплектованию рабочей группы
 ii.      Требования к согласованию миссии рабочей группы
iii.      Требования к подготовке рабочей группы к работе
iv.      Требования к роспуску рабочей группы
v.      Требования к исполнению ролей рабочей группы (владелец, заказчик, ИТ поддержка, ИТ разработка, исполнитель, бюджетодержатель и т.д.)
b.    Правила взаимодействия в рабочей группе (Agile Teams Core Protocols, правило 4 предложений)
c.     Правила взаимодействия с заказчиком процесса (использующая система, ЦОИТ, интересы и приемка, интерфейсы, чек-листы)
d.     Правила взаимодействия с исполнителями процесса (процесс объяснений (см. «Искусство объяснять»), визуальный менеджмент (см. кабан и бережливое производство), парафраз, правила разработки чек-листов)
2.    Процесс разработки документации
a.     Общие требования к процессу разработки документации (процесс БАПС)
b.    Требования по определению заинтересованных сторон процесса и их интересов
c.     Требования к постановке целей разработки процесса (целеориентированная инженерия требований)
d.     Требования по определению сервиса и результатов процесса
e.     Требования по определению и описанию интерфейсов процесса
f.       Требования по согласованию метода описаний процесса
g.     Требования по определению критических элементов (архитектуры) процесса
h.    Требования по формированию бизнес-требований на автоматизацию процесса
i.       Требования к разработке положений и политик
j.       Требования к разработке чек-листов и рабочих инструкций
k.     Требования к повторному использованию бизнес-норм (business rules reuse)
l.       Требования к постоянному совершенствованию процесса разработки документации
3.    Качество документации
a.     Общие требования к качеству документации (шаблоны, руководящие документы)
b.    Требования к качеству текста (Инфостиль Максима Ильяхова)
c.     Стоп-лист слов, терминов, формулировок
d.     Требования к качеству дополнительных материалов (диаграммы и схемы, рисунки, таблицы, оглавления и приложения)
e.     Требования к процессу коллективной вычитки текста
4.    Проверка и приемка процесса против описания
a.     Требования к планированию проверки процесса
b.    Требования к планированию приемки процесса
c.     Требования к отслеживанию исполнения плана проверок и приемок
d.     Требования к организации проверок
e.     Требования к организации приемок
f.       Требования к оформлению результатов проверок и приемок
g.     Требования к хранению результатов проверок и приемок
5.     Управление конфигурацией
a.     Требования к версионности описаний (в имени файла)
b.    Требования к организации процесса проверки коллизий конфигурации
c.     Требования к процессу выпуска и введения документации в действие
d.     Требования к организации хранения исходников документации и печатных копий
6.    Смена владельца процесса и вывод процесса из использования
a.     Требования к передаче процесса другому владельцу
b.    Требования к выводу процесса из использования



суббота, 27 мая 2017 г.

Магическая шляпа волшебника Элона. Часть 1-3 (4-6 будут позже).


Есть другой перевод - https://hi-news.ru/technology/neuralink-ilona-maska-chast-pervaya-koloss-chelovecheskij.html 

В прошлом месяце мне позвонили.
Ты Элон М - Я хочу сделать волшебный колпак для мозга.
Ладно, может быть, все было не совсем так, и, возможно, это не были его точные слова. Но, узнав о новой компании Элона Маска, я понял, что это именно то, что он пытается сделать.
Когда я писал о Tesla и SpaceX, я обнаружил, что полностью понять некоторые компании можно, только рассматривая их как под микроскопом, так и с высоты птичьего полета. В рамках технических задач, стоящих перед инженерами, рассмотрим экзистенциальные задачи, стоящие перед нашим видом. Под микроскопом мы изучим текущее положение вещей, и увидим историю крупными мазками о том, как мы добрались до этого момента и о том, как может выглядеть наше далекое будущее.
6 недель изучая новое предприятие Элона - Neuralink, я убедился, что ей каким-то образом удается затмить Тесла и SpaceX как в смелости его инженерного предприятия, так и в величии миссии. Две другие компании стремятся переопределить то, что будут делать будущие люди - Neuralink хочет переопределить то, кем люди будущего будут.
Потрясающее разум величие Neuralink в сочетании с лабиринтом невероятной сложности, которым является человеческий мозг, делает это самым сложным набором концепций для понимания, но это также делает его самым волнующим момент, когда картинки в телескопе и микроскопе наконец схлопываются в одну. Я чувствую, что я скатался на машине времени в будущее, и вот я здесь, чтобы сказать вам, что это даже более странно, чем мы ожидаем.
Но прежде, чем я смогу привести вас в машину времени, чтобы показать вам, что я обнаружил, нам нужно достать микроскоп и телескоп, потому что, как я узнал на собственном горьком опыте, планы создания шляпы волшебника Элона невозможно понять без осознания множества других вещей.
Поэтому освободитесь от своих представлений о будущем, наденьте мягкую одежду, и давайте окунемся в водоворот.
содержание
Часть 1: Человеческий Колосс
Часть 2: Мозг
Часть 3: Интерфейсы «мозг-машина»
Часть 4: Вызов Neuralink
Часть 5: Эпоха мага
Часть 6: Великое слияние
Часть 1: Человеческий Колосс
600 миллионов лет назад никто ничего не делал.
Проблема в том, что ни у кого не было нервов. Без нервов вы не можете двигаться, или думать, или обрабатывать информацию любого рода. Так что вам просто нужно было существовать и ждать там, пока вы не умрете.
Но потом появились медузы.
Медуза была первым животным, выяснившим, что нервы были очевидной штукой, которая у вас должна быть, и у нее была первая в мире нервная система - сеть нервов.
Черте, меня что-то стукнуло, скажи всем.
Я только хотел сказать, что можно было бы попросить и пове- - Серьезно, давай не сейчас.
Нервная сеть медуз позволила ей собирать важную информацию из окружающего ее мира - например, где находятся предметы, хищники или еда, - и передавать эту информацию с помощью большой игры в испорченный телефон всем частям тела. Способность получать и обрабатывать информацию означала, что медуза могла реально реагировать на изменения в своей среде, чтобы увеличить шансы на хорошую жизнь, а не просто бесцельно плыть и надеяться на лучшее.
Чуть позже появилось новое животное, у которого была еще более крутая идея.
Плоский червь выяснил, что вы могли бы сделать намного больше, если бы кто-то в нервной системе отвечал за все - босс нервной системы. Хозяин жил у плоского червя и правил, а все нервы в теле должны были сообщать ему любую новую информацию. Поэтому нервная система плоского червя была устроена не сеткой, а была построена вокруг центрального шоссе нервов-курьеров, которые передавали сообщения между боссом и всеми остальными:
Так, еще пара вещей на сегодня. Билл, скажи Джейсоны, чтобы он открыл наш рот, надо попытаться поймать туда еды. Все остальные, делайте то, что мы делаем, когда надо извиваться.
Грег хотел спросить, может, мы будем делать что-нибудь отличное от извиваний? - Мы плоский червь, та что нет.
Система босса-в-центре плоских червей была первой в мире центральной нервной системой, а босс в голове плоского червя был первым в мире мозгом.
Идея руководителя нервной системы быстро пошла по миру, и вскоре на Земле появились тысячи видов с мозгами.
Со временем животные Земли начали изобретать сложные системы своего тела, боссы стали более занятыми.
Так, мне нужно сердцебиение, дыхание, и еще надо будет поквакать. Пол, хорошая работа, ты заметил того кузнечика. Не забудь сказать, если увидишь аллигатора, тогда мы успеем отпрыгнуть.
Но аллигаторов не будет еще 228 миллионов лет. - Нормально, это же блог, так что какая разница.
Через некоторое время пришли млекопитающие. Жизнь для миллениалов Царства животных была сложной. Да, их сердца должны были биться, а их легкие должны были дышать, но млекопитающие были намного больше, чем их функции выживания - они были в контакте со сложными чувствами, такими как любовь, гнев и страх.
Для мозга рептилий, которому до сих пор приходилось иметь дело только с рептилиями и другими более простыми существами, млекопитающих было просто ... много. Поэтому у млекопитающих появился второй босс, который соединился с мозгом рептилий и позаботился обо всех этих новых потребностях - первой лимбической системе в мире.
Сердцебиение, вдох. - Ага, парни, пара вещей. Мне не нравится быть вежливым с Джимом, мне совсем не по нраву его вчерашняя попытка стать альфой. Томми хорошо выглядит в последние пару дней. Пойдем положим яйца ей прямо на колени, посмотрим, закончится это чем-нибудь или нет.
Следующие сто миллионов лет жизнь все усложнялась, пока рептильный мозг и его товарищ не заметили еще одного пассажира у себя в кабине.
То, что показалось младенцем-подкидышем, было на самом деле ранней версией неокортекса, и хотя он сначала мало говорил, так как эволюция породила приматов, а затем больших обезьян, а затем и ранних гоминидов, этот новый босс вырос из младенца  в ребенка и, в конце концов, подростка со своими идеями о том, как все должно работать.
Идеи нового босса оказались очень полезными, и он стал боссом гоминида за такие штуки, как создание инструментов, стратегия охоты и сотрудничество с другими гоминидами.
В течение следующих нескольких миллионов лет новый босс становился старше и мудрее, и его идеи постоянно улучшались. Он понял, как не быть голым. Он понял, как контролировать огонь. Он научился делать копье.
Но его самый крутой трюк был в мыслях. Он превратил голову каждого человека в собственный маленький мир, превратив людей в первое животное, которое могло сложно мыслить, рассуждать посредством решений и составлять долгосрочные планы.
И затем, может быть, около 100 000 лет назад, он совершил прорыв.
Черт, мне нужна та серая острая штука, которая лежит рядом с Бобом. Ваще не круто. Если бы был способ сказать ему, что она мне нужна, было бы намного проще.
Так, парни, сумасшедшая идея. Напомните мне, что в следующий раз, когда я увижу Боба, я хочу попробовать это.

Человеческий мозг продвинулся настолько, что смог понять, что, хотя звуки «камень» сами по себе не являются скалой, их можно было бы использовать в качестве символа скалы - это был звук, который относился к скале. Ранний человек изобрел язык.
Вскоре появились слова для всех видов вещей, и к 50 000 году до н.э. люди говорили друг с другом на полных, сложных языках.
Вскоре появились слова для всех видов вещей, и к 50 000 году до н.э. люди говорили друг с другом на полных, сложных языках.
Неокортекс превратил людей в магов. Мало того, что он сделал человеческую голову чудесным внутренним океаном сложных мыслей, этот последний прорыв дал способ воплотить эти мысли в символический набор звуков и послать их вибрировать по воздуху в головы других людей, которые могли бы тогда расшифровывать звуки и поглотить встроенную идею в свои собственные мыслительные океаны. Человеческий неокортекс долго думал о вещах - и, наконец, ему было с кем поговорить об этом.
Возникла партия неокортекса.
Неокорты - ладно, неокортексы - делились друг с другом всем - рассказами из их прошлого, смешными шутками, которые они придумали, мнениями, которые они сформировали, планами на будущее.
Но самым полезным было поделиться тем, что они узнали. Если один человек научился методом проб и ошибок, что определенный тип ягод привел к 48 часам вашей жизни с диареей, они могут использовать язык, чтобы поделиться полученным тяжелым уроком с остальной частью своего племени, например, копируя опыт и передавая его всем остальным. Члены племени использовали бы этот язык, чтобы передать этот опыт своим детям, а их дети передавали его своим детям. Вместо того, чтобы одна и та же ошибка неоднократно повторялась многими разными людьми, мудрость одного человека «держаться подальше от этой ягоды» могла путешествовать во времени и пространстве, чтобы защитить всех остальных от плохого опыта.
То же самое произойдет, когда один человек придумает новый хитрый трюк. Один необыкновенно умный охотник, в особенности настроенный как на звездные созвездия, так и на ежегодные миграционные паттерны стад диких-диких тварей, мог поделиться разработанной им системой, которая использовала ночное небо, чтобы точно определить, сколько дней осталось до возвращения стада. Несмотря на то, что очень немногие охотники могли бы придумать эту систему сами по себе, все будущие охотники в племени теперь извлекут выгоду из изобретательности одного предка, получив это звездное открытие охотника в устной форме, и она будет служить стартовой точкой для знаний будущего охотника.
И, скажем, это улучшенное знание делает охотничий сезон более эффективным, что дает членам племени больше времени для работы над своим оружием, что позволяет одному сверхумному охотнику несколько поколений позже открыть способ создания более легких и плотных копий, которые можно бросить точнее. И точно так же, каждый настоящий и будущий охотник в племени охотится с более эффективным копьем.
Язык позволяет лучшим прозрениям самых умных людей, через поколения, накапливаться в маленькую коллективную башню знаний о племени - «величайшие хиты» лучших моментов своих предков «ага!». Каждое новое поколение имеет эту башню знаний, установленную в их головах, как отправную точку в жизни, приводящую их к новым, еще лучшим открытиям, которые основаны на том, что их предки узнали, поскольку знания племени продолжают расти все больше и мудрее. Язык - это разница между этим:
minimal tribal knowledge growth before language
И этим:
Основная траектория модернизации реализуется по двум причинам. Каждое поколение может узнать гораздо больше нового, когда они могут разговаривать друг с другом, сравнивать заметки и комбинировать свои индивидуальные знания (поэтому на втором графике синие столбики намного выше). И каждое поколение может успешно передать более высокий процент своих знаний следующему поколению, поэтому знания лучше сохраняются со временем.
Разделяемое знание становится похожим на грандиозное коллективное сотрудничество между поколениями. Сотни поколений позже, то, что началось как намек о какой-то ягоде, которую не надо есть, стало сложной системой посадки длинных рядов приятных желудку кустов ягод и их ежегодного сбора. Первоначальный удар гения о миграциях диких тварей превратился в систему одомашнивания коз. Инновация копья, после сотни последовательных ухищрений в течение десятков тысяч лет, стала луком и стрелой.
Язык дает группе людей коллективный разум, намного превышающий индивидуальный человеческий интеллект, и позволяет каждому человеку извлекать выгоду из коллективного разума, как если бы он сам все это придумал. Мы думаем о луке и стреле как о примитивной технологии, но если вырастить Эйнштейна в лесу без каких-либо знаний и сказать ему, чтобы он придумал лучшее охотничье устройство, которое он может, и он не будет достаточно разумным или квалифицированным или осведомленным, чтобы изобрести лук и стрелы. Только коллективное человеческое усилие может справиться с этим.
Возможность говорить друг с другом также позволяла людям создавать сложные социальные структуры, которые наряду с передовыми технологиями, такими как фермерство и одомашнивание животных, со временем заставляли племена начать поселяться в постоянные места и сливаться в организованные суперплемена. Когда это произошло, башня накопленных знаний каждого племени могла быть разделена с более крупным суперплеменем, образуя супербашню. Массовое сотрудничество повысило качество жизни для всех, и к 10 000 году до н.э. сформировались первые города.
Согласно Википедии, существует нечто, называемое законом Меткалфа, в котором говорится, что «стоимость телекоммуникационной сети пропорциональна квадрату количества подключенных пользователей системы». И они приводят у себя эту маленькую диаграмму старых телефонов:
Но та же самая идея относится и к людям. У двух людей может быть один разговор. Три человека имеют четыре уникальные группы разговора (три разных беседы с двумя собеседниками и четвертый разговор между всеми тремя группами). Пять человек 26. Двадцать человек 1 048 555.
Таким образом, не только члены города извлекли выгоду из огромной Башни Знаний в качестве основы, но согласно закону Меткалфа это означало, что число возможностей беседы теперь взлетело до беспрецедентного разнообразия. Больше разговоров означало столкновение новых идей друг с другом, что привело к появлению еще большего числа открытий, и темпы инноваций взлетели.
Человечество скоро овладело сельским хозяйством, которое позволило многим людям задуматься о всех других идеях, и вскоре они наткнулись на новый гигантский прорыв: письмо.
Историки считают, что люди начали записывать вещи примерно 5-6 тысяч лет назад. Вплоть до этого момента коллективная башня знаний хранилась только в сети воспоминаний людей и получала доступ только через сообщение из уст в уста. Эта система работала в небольших племенах, но с гораздо большим объемом знаний, разделяемых среди значительно более многочисленной группы людей, только воспоминаниям было трудно поддерживать все это, и большая часть из них была бы потеряна.
Если язык позволяет людям посылать мысли из одного мозга в другой, письменность позволяет им сохранять мысли в физических объектах, таких как камень, где они могут жить вечно. Когда люди начали писать на тонких листах пергамента или бумаги, огромные области знаний, которые потребовались бы неделями для передачи из уст в уста, могли быть сжаты в книгу или свиток, который вы могли бы держать в руке. Башня коллективного знания людей теперь жила в физической форме, аккуратно организована на полках городских библиотек и университетов.
Эти полки стали великим руководством человечества по всему. Они вели человечество к новым изобретениям и открытиям, а те, в свою очередь, стали новыми книгами на полках, как великое руководство по эксплуатации, написанное на самом себе. Пособие научило нас тонкостям торговли и валюты, судостроения и архитектуры, медицины и астрономии. Каждое поколение начало жизнь с более высокого уровня знаний и технологий, чем предыдущие, и прогресс продолжал ускоряться.
Но кропотливо написанные от руки книги рассматривались как сокровища и, вероятно, были доступны только элите (в середине 15 века в Европе было всего 30 000 книг). И вот еще один прорыв: печатный станок.
В 15 веке бородатый Йоханнес Гутенберг придумал способ создать несколько одинаковых копий одной и той же книги гораздо быстрее и дешевле, чем когда-либо прежде. (Или, точнее, когда родился Гутенберг, человечество уже выяснило первые 95% конструкции печатного станка, а Гутенберг с этими знаниями в качестве отправной точки изобрел последние 5%.) (О, также Гутенберг не изобретал печатный станок, китайцы сделали это кучу столетий ранее. Довольно надежное правило - все, что вы думаете, было изобретено где-то кроме Китая, вероятно, фактически было изобретено в Китае). Вот как это работает:

Синий блок “Оказывается, Гутенберг - не крут”
Чтобы подготовиться к написанию этого синего блока, я нашел это видео, объясняющее, как работает печать Гутенберга, и был удивлен, что я не впечатлен. Я всегда предполагал, что Гутенберг сделал какую-то гениальную машину, но оказалось, что он только что создал кучу штампов с буквами и пунктуацией и вручную расположил их в качестве страницы книги, а затем нанес на них чернила и сделал штамп. И это была одна страница книги. Пока у него были все буквы для этой страницы, он сделал несколько копий. Тогда он потратил бы вечность на ручную перестановку штампов (это «подвижный тип») на следующую страницу, а затем сделал бы кучу копий этого. Его первый проект состоял из 180 экземпляров Библии, которые он и его сотрудники набирали два года.
Это изобретение Гутенберга? Куча штампов? Я чувствую, что довольно легко мог бы придумать такое. Не совсем понятно, почему человечеству потребовалось 5000 лет, чтобы понять, как перейти от писанины к созданию ручных штампов. Я думаю, дело не в том, что я не впечатлен Гутенбергом - я нейтрален в отношении Гутенберга, он нормальный - тут скорее то, что я не впечатлен всеми остальными.

Во всяком случае, несмотря на то, что печатный станок Гутенберга разочаровал меня, это был огромный скачок вперед для способности человечества распространять информацию. В течение следующих столетий технология печати быстро улучшалась, и число страниц, которое машина могла печатать за час, которое составляло около 25 во времена Гутенберга, в 100 раз - до 2400 в начале 19-го века.
Книги массового производства позволяли распространять информацию как лесной пожар, а книги становились все более доступными, и образование больше не было привилегией элиты - теперь миллионы людей имели доступ к книгам, а уровень грамотности взлетел вверх. Мысли одного человека теперь могут охватить миллионы людей. Началась эпоха массовой коммуникации.
Лавина книг позволяла знаниям преодолевать границы, поскольку региональные башни знаний в мире, наконец, слились в единую широко распространенную в знаниях башню, которая простиралась в стратосферу.
Чем лучше мы могли бы общаться в массовом масштабе, тем больше наш вид начал функционировать как единый организм, с коллективным знанием человечества башня, как его мозг и каждый отдельный человеческий мозг, как нерв или мышечное волокно в ее теле. С эпохой массовой коммуникации с нами, коллективный человеческий организм - Человеческий Колосс - начал расти.
Со всем сводом коллективных человеческих знаний в его мозгу, Человеческий Колосс начал изобретать вещи, которые ни один человек не мог даже мечтать изобретать самостоятельно - вещи, которые казались бы абсурдной научной фантастикой людям всего несколькими поколениями раньше.
Это превратило наши повозки с волами в скоростные локомотивы и наших лошадей и кареты в блестящие металлические автомобили. Оно превратило наши факелы в лампочки и письма в телефонные звонки, а фабричных рабочих - в промышленные машины. Он послал нас парить в небеса и в космос. Он переосмыслил значение «массовой коммуникации», предоставив нам радио и телевидение, открыв мир, в котором мысль о том, что чья-то мысль может мгновенно попасть в мозг миллиарда людей.
Если основной мотивацией отдельного человека является передача его генов, то человеческий вид, удерживают силы макроэкономики и создают основную мотивацию «Человеческого Колосса» для создания ценности, а это означает, что он, как правило, хочет изобретать новые и лучшие технологии. Каждый раз, когда это происходит, он становится еще лучшим изобретателем, а это значит, что он может изобретать новый материал еще быстрее.
И около середины 20-ого столетия Человеческий Колосс начал воздействовать на его самое честолюбивое изобретение.
Колосс давно понял, что лучший способ создать ценность - изобретать машины для создания стоимости. Машины лучше, чем люди, при выполнении многих видов работ, что породило поток новых ресурсов, которые можно было бы использовать для создания стоимости. Возможно, что еще более важно, машинный труд высвободил огромные объемы человеческого времени и энергии, т.е. огромные части самого Колосса и позволило ему  сосредоточиться на инновациях. Оно уже передало на аутсорс работу наших рук заводским машинам, а работу наших ног - ездящим машинам, и это было сделано благодаря силе его мозга - теперь, если каким-то образом он сможет передать на аутсорс  работу самого мозга машине?
Первые цифровые компьютеры возникли в 1940-х годах.
Одним из применений компьютеров для мозгового труда могла быть работа по хранению информации - это были машины по запоминанию. Но мы уже знали, как передавать наши воспоминания с помощью книг, точно так же, как мы сменили наши рабочие ноги на лошадей задолго до того, как автомобили стали намного лучшим решением. Компьютеры были просто апгрейдом аутсорсинга памяти.
Обработка информации была другой историей - типом мозгового труда, который мы так и не выяснили, как передать на аутсорсинг. Человеческому Колоссу всегда приходилось делать все свои вычисления. Компьютеры изменили это.
Фабричные машины позволили нам передать на аутсорсинг физический процесс - мы подали материал, машины физически обработали его и выдали результаты. Компьютеры могут делать то же самое для обработки информации. Программное обеспечение походило на фабричную машину для информационных процессов.
Эти новые машины хранения информации / организации / обработки оказались полезными. Компьютеры стали играть центральную роль в повседневной деятельности компаний и правительств. К концу 1980-х для отдельных людей было обычным иметь собственный помощник для мозга.
Затем произошел еще один скачок.
В начале 90-х годов мы научили миллионы одиноких машинных мозгов общаться друг с другом. Они образовали всемирную компьютерную сеть, и родился новый гигант - компьютерный колосс.
Компьютерный колосс и великая сеть, которую он сформировал, были похожи на шпинат морячка Попая для Человеческого Колосса.
Если отдельные человеческие мозги являются нервами и мышечными волокнами Человеческого Колосса, Интернет дал гиганту его первую законную нервную систему. Каждый из его узлов теперь был связан со всеми другими узлами, и информация могла проходить через систему со скоростью света. Это сделало Человека Колосса более быстрым, более подвижным мыслителем.
Интернет дал миллиардам людей мгновенный, свободный, легкодоступный для поиска доступ ко всей башне знаний о человеке (которая к настоящему времени простиралась дальше Луны). Это сделало Человека Колосса более умным, быстрым учеником.
И если отдельные компьютеры служили расширением мозга для отдельных людей, компаний или правительств, Компьютерный Колосс был расширением мозга всего Человеческого Колосса.
Благодаря своей первой настоящей нервной системе, обновленному мозгу и новому мощному инструменту человеческий колосс вышел на совершенно новый уровень - и, заметив, насколько полезен его новый компьютерный друг, он сосредоточил значительную часть своих усилий на продвижении компьютерных технологий.
Он выяснил, как сделать компьютеры быстрее и дешевле. Это сделало Интернет более быстрым и беспроводным. Это сделало вычислительные чипы все меньше и меньше, пока в кармане каждого не появился мощный компьютер.
Каждое новшество походило на новый грузовик шпината для Человеческого Колосса.
Но сегодня, Человеческий Колосса смотрит на еще большую идею как получить больше шпината. Компьютеры были игровым устройством, позволяющим человечеству передавать на аутсорсинг многие из своих задач, связанных с мозгом, и лучше функционировать как единый организм. Но есть еще один вид умственного труда, который до сих пор не могут автоматизировать. Мышление.
Компьютеры могут вычислять и организовывать и запускать сложное программное обеспечение, которое может даже учиться само по себе. Но они не могут думать так, как могут люди. Человеческий колосс знает, что все, что он построил, что породило его умение рассуждать творчески и независимо, и он знает, что финальным инструментом расширения возможностей мозга будет тот, который действительно может реально мыслить. Он понятия не имеет, как будет выглядеть компьютерный колосс: когда он когда-нибудь откроет глаза и станет настоящим колоссом, - но учитывая его основную целью - создавать ценность и подводить технологию к пределу, человеческий колосс настроен это выяснить.
___________
Мы скоро вернемся. Во-первых, у нас есть чему поучиться.
Как мы уже говорили ранее, знание работает как дерево. Если вы попытаетесь изучить ветку или лист темы, это не сработает, пока в вашей голове не будет твердого основание ствола понимания. У ветвей и листьев не останется ничего, к чему они смогут прикрепиться, так что они выпадут прямо из головы.
Мы установили, что Элон Маск хочет построить волшебную шляпу для мозга, и понимание того, почему он хочет это сделать, является ключом к пониманию Neuralink, и пониманию того, каким может быть наше будущее.
Но ничего из этого не будет иметь большого смысла, пока мы не погрузимся в поистине умопомрачительную концепцию о том, что такое волшебная шляпа, о том, что это могло бы быть, как носить ее, и как мы добираемся туда, откуда мы сегодня.
Основой для этой дискуссии является понимание того, что собой представляют интерфейсы мозг-машина, как они работают, и где эта технология находится сегодня.
Наконец, сами ИММ представляют собой только большую ветвь, а не ствол дерева. Чтобы действительно понять ИММ и как они работают, нам нужно понять мозг. Как работает мозг - это наш ствол дерева.
Поэтому мы начнем с мозга, который подготовит нас к изучению ИММ, которые научат нас тому, что нужно сделать, чтобы создать волшебную шляпу, и это подготовит безумную дискуссию о будущем о том, что волшебная шляпа - это очень важная часть нашего будущего. И к тому времени, когда мы достигнем конца, пазл должен сложиться.

Часть 2: Мозг
Этот пост был хорошим напоминанием о том, почему мне нравится работать с мозгом, который выглядит клевым и симпатичным:
Потому что настоящий мозг чрезвычайно некрасив и выглядит тревожно. Люди ужасны.
Но последний месяц я живу в мерцающих, иловыз, залитых кровью картинках с Google Images, и теперь вам тоже приходится иметь дело с ними. Так что успокойтесь.
Мы начнем с головы. Одна вещь, которую я приведу из биологии, это то, что там есть очень понятные моменты. Первый из них - это настоящая матрешкой в вашей голове.
У вас есть волосы, и под ними находится ваш скальп, а затем вы думаете, что ваш череп будет дальше, но на самом деле там есть еще 19 штук, и только затем ваш череп:
А под костями черепа есть еще куча всего, прежде чем дело доходит до мозга.
Вокруг  вашего мозга есть три мембраны:
Снаружи есть твердая мозговая оболочка, пахименинкс (dura означает «твердая мать» на латыни), твердый, прочный, водонепроницаемый слой. Пахименинкс находится на одном уровне с черепом. Я слышал, что мозг не имеет болевых рецепторов, а вот в пахименинксе они есть, он чувствителен, как кожа на вашем лице, и давление на твердые мозги или контузии в твердой мозговой оболочке часто являются причиной сильной головной боли у людей.
Ниже, что есть паутинная оболочка мозга («мать паука»), которая представляет собой слой кожи, а затем открытое пространство с такими эластичными волокнами. Я всегда думал, что мой мозг просто бесцельно плавает в моей голове в какой-то жидкости, но на самом деле единственный реальный пустой промежуток между внешней частью мозга и внутренней стенкой черепа - это паутинная штука. Эти волокна стабилизируют мозг в положении, поэтому он не может двигаться слишком сильно, и они действуют как амортизатор, когда ваша голова натыкается на что-то. Эта область заполнена спинномозговой жидкостью, которая удерживает мозг в основном в плаву, поскольку его плотность аналогична плотности воды.
Наконец, у вас есть мягкая оболочка мозга («мягкая мать»), тонкий, нежный слой кожи, который слит с внешней частью мозга. Вы знаете, как, когда вы видите мозг, он всегда покрыт противными кровеносными сосудами? Они на самом деле расположены не на поверхности мозга, они проходят  в мягкой оболочке мозга. (Для не-брезгливых, вот видео того, как профессор отрывает мягкую оболочку от человеческого мозга.)
Вот полный обзор, используя голову того, что похоже на свинью:
Слева у вас кожа (розовая), затем два слоя скальпа, затем череп, затем твердая мозговая оболочка, паутинная оболочка, а справа - только мозг, покрытый мягкой оболочкой.
Как только мы содрали все, мы остаемся с этим глупым мальчиком:
Эта смехотворная вещь - самый сложный из известных объектов во вселенной - три фунта того, что нейроинженер Тим Хэнсон называет «одним из наиболее информационно-насыщенных, структурированных и самоструктурирующихся материалов». Работая, мозг потребляет всего 20 ватт (Эквивалентно мощный компьютер потребляет 24 000 000 ватт).
Это также то, что профессор Массачусетского технологического института Полина Аникеева называет «мягким пудингом, который можно зачерпнуть ложкой». Мозговой хирург Бен Рапопорт описал это мне более научно, как «что-то между пудингом и желе». Он объяснил, что если бы вы положили мозг на стол, сила тяжести заставила бы ее потерять свою форму и немного расплыться, наподобие медузы. Мы часто не думаем, что мозг настолько мягкий, потому что он обычно подвешен в воде.
Но в нем все мы. Ты смотришь в зеркало и видишь свое тело и свое лицо, и ты думаешь, что это ты, но на самом деле это просто машина, на которой ты едешь. То, что ты на самом деле - это круто выглядящий шар из желе. Надеюсь, ты в порядке, узнав про это.
И учитывая, насколько это странно, вы не можете обвинять Аристотеля, древних египтян или многих других за то, что по их мнению мозг представлял собой несколько бессмысленную «черепную начинку» (Аристотель считал, что сердце было центром разума).
В конце концов, люди выяснили в чем дело. Но только не совсем.
Профессор Кришна Шеной сравнивает наше понимание мозга с пониманием человечества карты мира в начале 1500-х годов.
Другой профессор, Джефф Лихтман, еще жестче. Он начинает свои занятия, задавая своим ученикам вопрос: «Если все, что вам нужно знать о мозге, это миля, как далеко мы прошли?» Он говорит, что студенты дают ответы, как три четверти мили, половина мили, четверть мили и т. д. - но он считает, что реальный ответ «около трех дюймов».
Третий профессор, нейрофизик Моран Серф, поделился со мной старой поговоркой неврологов, которая говорит, что, попытка освить мозг, это в своем роде уловка-22: «Если бы человеческий мозг был настолько прост, что мы могли бы его понять, мы были бы так примитивны, что мы не смогли бы это сделать».
Возможно, с помощью большой башни знаний, которую строит наш вид, мы можем добраться в эту точку в какой-то момент. Пока же давайте рассмотрим то, что мы знаем о медузе в наших головах, начиная с общей картины.
Мозг в крупном масштабе
Давайте рассмотрим основные разделы мозга, используя полусферное поперечное сечение. Так вот как выглядит мозг у вас в голове:
Теперь давайте вытащим мозг из головы и удалим левое полушарие, что даст нам хороший обзор внутренностей
Невролог Пол Маклин сделал простую диаграмму, которая показывает основную идею, описанную ранее, про мозг пресмыкающихся, который первый появился в ходе эволюции, затем появился мозг млекопитающих и, наконец, поверх этого был построен неокортекс, чтобы дать нашему мозгу тройное преимущество.
Вот как выглядит карта головного мозга:
Давайте посмотрим на каждый раздел:
Рептильный мозг: стволовая часть мозга (и мозжечок)
Это самая древняя часть нашего мозга:
midbrain, pons, cerebellum, and medulla oblongata
Это раздел где живет босс лягушки. На самом деле, весь мозг лягушки похож на эту нижнюю часть нашего мозга. Вот настоящий мозг лягушки:
Когда вы понимаете назначение этих частей, тот факт, что они древние, начинает иметь смысл - все, что эти части делают, могут делать лягушки и ящерицы. Это основные разделы (щелкните любое из этих вращающихся изображений, чтобы увидеть версию с высоким разрешением):

Оболочка продолговатого мозга
Все, что хочет продолговатый мозг - это чтобы вы не умерли. Он выполняет неблагодарные задачи управления непроизвольными вещами, такими как частота сердечных сокращений, дыхание и кровяное давление, а также заставляет вас вырывать, когда он думает, что вас отравили.

Варолиев мост
Забота моста в том, что он делает немного того и немного этого. Он имеет дело с глотанием, контролем мочевого пузыря, мимикой, жеванием, слюной, слезами и осанкой - натурально, все, что ему хочется в данный момент.

Средний мозг
Средний мозг имеет дело с еще большим кризисом идентичности, чем мост. Вы знаете, что с этой частью мозга происходит какая-то хрень, потому что почти все ее функции уже являются частью других разделов мозга. В случае среднего мозга речь идет о зрении, слухе, управлении моторикой, бдительности, контроле температуры и множестве других вещей, за которые уже отвечают другие парни в мозге. Остальная часть головного мозга также не очень похожа на средний мозг, учитывая, что они создали смехотворно неравномерный «передний мозг, средний мозг, задний мозг», который намеренно изолирует средний мозг сам по себе, в то время как все остальные отрываются.
Одна вещь, которую я признаю за мостом и средним мозгом, состоит в том, что эти двое контролируют ваше произвольное движение глаз, что является довольно значимой работой. Так что, если прямо сейчас вы двигаете глазами, то вы делаете что-то конкретно с вашим мостом и средним мозгом.
Мозжечок
Необычно выглядящая штука, которая выглядит как мошонка вашего мозга, - ваш мозжечок («маленький мозг» по-латыни), который гарантирует, что вы останетесь уравновешенным, скоординированным и нормальным человеком. Вот профессор снова показывает вам, как выглядит настоящий мозжечок.
Мозг древних млекопитающих: лимбическая система
Над стволом мозга находится лимбическая система - часть мозга, которая делает людей такими сумасшедшими.
limbic system diagram
Лимбическая система - это система выживания. Хорошее эмпирическое правило состоит в том, что всякий раз, когда вы делаете что-то, что может сделать ваша собака - есть, пить, заниматься сексом, бороться, прятаться или убегать от чего-то страшного - вероятно, за рулем находится ваша лимбическая система. Хочешь ты этого или нет, когда делаешь что-то из этого, ты находишься в примитивном режиме выживания.
В лимбической системе также есть место, где живут ваши эмоции, ведь, в конце концов, эмоции также связаны с выживанием - это более продвинутые механизмы выживания, необходимые животным, живущим в сложной социальной структуре.
В других постах, когда я говорю о вашей Обезьяне сиюминутного удовольствия, вашем Мамонте социального выживания, и обо всех других животных - я обычно говорю о вашей лимбической системе. Каждый раз, когда в вашей голове происходит внутреннее сражение, вполне вероятно, что роль лимбической системы побуждает вас делать то, о чем позже вы будете сожалеть.
Я уверен, что контроль над вашей лимбической системой - это и определение зрелости, и основная борьба за человечность. Не то, чтобы нам было бы лучше без лимбических систем - лимбические системы составляют половину того, что делает нас людьми, и большая часть удовольствия от жизни связана с эмоциями и / или отвечает вашим животным потребностям - просто ваша лимбическая система не понимает, что вы живете в цивилизации, и если вы позволите ей слишком много управлять своей жизнью, это быстро ее разрушит.
В любом случае, давайте рассмотрим ее подробнее. Есть много маленьких частей лимбической системы, но мы остановимся только на знаменитостях:
Миндалина
Миндалина - это своего рода псих мозговой структуры. Она отвечает за тревогу, грусть и за наши реакции на страх. Есть две миндалины, и, как ни странно, левая оказалась более сбалансированной, иногда порождая счастливые чувства в дополнение к обычным тошнотворным, тогда как правая всегда находится в плохом настроении.
Гиппокамп
Ваш гиппокамп (с греческого «морской конек», потому что он на него похож) это типа белая доска для памяти. Когда крысы начинают запоминать направления в лабиринте, память буквально кодируется в их гиппокампе. Различные части гиппокампа крысы будут срабатывать в разных частях лабиринта, так как каждая секция лабиринта хранится в своем собственном разделе гиппокампа. Но если после изучения одного лабиринта крысе даются другие задания и через год она возвращается в исходный лабиринт, ему будет трудно его вспомнить, потому что доска гиппокампа в основном была стерта из памяти, чтобы освободить место для новых воспоминаний.
Состояние в фильме Memento - встречается в реальности  - антероградная амнезия - вызвано повреждением гиппокампа. Альцгеймер также начинается в гиппокампе, прежде чем проложить себе путь через многие другие части мозга, поэтому из множества разрушительных последствий болезни сначала слабеет память.
Таламус
Из-за своего центрального положения в мозге таламус также служит сенсорным посредником, который получает информацию от ваших органов чувств и отправляет их в кору для обработки. Когда вы спите, таламус засыпает вместе с вами, что означает, что сенсорный посредник не работает. Вот почему в глубоком сне какой-то звук или свет или прикосновение часто не будят вас. Если вы хотите разбудить кого-то, кто находится в глубоком сне, вы должны быть достаточно настойчивым, чтобы разбудить их таламус.
Исключением является ваше обоняние, которое является единственным ощущением, которое обходит таламус. Вот почему пахнущие соли используются для пробуждения потерявшего сознание человека. Пока мы не ушли далеко, клевый факт: запах является функцией обонятельной луковицы и является самым древним из органов чувств. В отличие от других чувств, запах расположен глубоко в лимбической системе, где он работает в тесном контакте с гиппокампом и миндалиной, и именно поэтому запах настолько тесно связан с памятью и эмоциями.
Мозг современных млекопитающих: кора
Наконец, мы приходим к коре. Кора головного мозга. Неокортекс. Головной мозг. Паллий.
Самая важная часть всего мозга не может понять, как ее зовут. Вот что происходит:
Синий блок “Что и как, черт возьми, называется”
Cerebrum, полушария головного мозга - это целиком большая внешняя часть мозга, но они также технически включают в себя и некоторые внутренние части.
Cortex, кортекс, означает «лаять» на латыни и это слово используется для внешнего слоя многих органов, а не только мозга. Снаружи мозжечка - мозжечковая кора. А за пределами головного мозга находится кора головного мозга. Только млекопитающие имеют кору головного мозга. Эквивалентная часть мозга у рептилий называется паллием.
Неокортекс часто используются как синоним «коры головного мозга», но технически внешние слои коры головного мозга являются особенно развитыми у более продвинутых млекопитающих. Остальные части называются алокортекс, архипалиум.
В остальной части этого текста мы будем в основном ссылаться на неокортекс, но мы просто назовем его корой, так как это наименее раздражающий способ называть эту часть мозга для всех.

Кора головного мозга отвечает в общем за все - за то, что вы видите, слышите и чувствуете, наряду с языком, движением, мышлением, планированием и личностью.
Она разделена на четыре доли:
Очень некорректно начинать описывать, что они делают по отдельности, потому что каждая из них делает так много вещей, и есть множество совпадений, но для упрощения:
Лобная доля реализует вашу личность, а также многое из того, что мы считаем «мышлением» - логические построения, планирование и исполнительная функция. В частности, большая часть вашего мышления происходит в передней части лобной доли, называемой префронтальной корой, - взрослым человеком, живущем в вашей голове. Префронтальная кора - другой персонаж в этих внутренних сражениях, которые происходят в вашей жизни. Рациональное лицо, принимающее решения, которое пытается заставить вас выполнять свою работу. Истинный голос, который пытается заставить вас перестать беспокоиться о том, что другие думают и просто быть собой. Высшее существо, которое хочет, чтобы вы перестали потеть.
Как будто этого недостаточно, лобная доля также отвечает за движение вашего тела. Верхняя полоска лобной доли - это ваша первичная моторная кора.
Кроме того, есть теменная доля, которая, помимо всего прочего, контролирует ваше осязание, особенно в первичной соматосенсорной коре, полосе рядом с первичной моторной корой.
Мотор и соматосенсорная кора прикольные, потому что они хорошо отображаются. Нейробиологи точно знают, какая часть каждой полосы соединяется с каждой частью вашего тела. Что и приводит нас к самой жуткой диаграмме этого текста: гомункулу.
Гомункул, созданный пионером-нейрохирургом Уайлдером Пенфилдом, визуально показывает, как отображаются моторная и соматосенсорная кора. Чем больше часть тела на диаграмме, тем больше коры посвящено ее движению или осязанию. Пара интересных вещей об этом:
Во-первых, удивительно, что больше вашего мозга посвящено движению и ощущениям вашего лица и рук, чем остальной части вашего тела вместе взятых. Это имеет смысл, хотя-вам нужно показывать невероятно тонкие выражения лица и ваши руки должны быть невероятно ловкими, в то время как остальная часть вашего тела - ваше плечо, ваше колено, ваша спина - может двигаться и чувствовать вещи гораздо грубее. Вот почему люди могут играть на пианино пальцами, но не пальцами ног.
Во-вторых, интересно, как две коры в основном посвящены одним и тем же частям тела в одинаковых пропорциях. Я никогда не задумывался о том, что те же самые части вашего тела, с которыми вам нужно иметь большой контроль над движением, как правило, также являются самыми чувствительными к прикосновению.
Наконец, я наткнулся на эту хрень, и с тех пор я живу с ним, так что теперь вы тоже. 3-мерный гомункул человека.
Продолжаем -
Височная доля - это то место, где проживает большая часть вашей памяти, и т.к. она находится рядом с вашими ушами, это также дом вашей слуховой коры.
Наконец, в задней части головы находится затылочная доля, в которой находится ваша зрительная кора и она почти целиком посвящена зрению.
Сейчас, в течение долгого времени, я думал, что эти основные доли были кусками всей трехмерной мозговой структуры. Но на самом деле кора - это всего лишь два внешних миллиметра мозга - толщина монетки, а мясо под ним - это в основном проводка.
Голубой блок “Почему мозги такие сморщенные”
Как мы уже обсуждали, эволюция нашего мозга отражалась на поверхности, добавляя новые, более причудливые функции поверх существующей модели. Но строительство наружу имеет свои пределы, потому что потребность людей появиться в мире через чье-то влагалище накладывает ограничения на то, насколько большими могут быть наши головы.
И эволюция сделала инновацию. Поскольку кора настолько тонкая, она масштабируется, увеличивая площадь ее поверхности. Это означает, что, создавая много складок (включая обе стороны, складывающиеся в промежуток между двумя полушариями), вы можете более чем утроить область поверхности мозга, не увеличивая объем слишком сильно. Когда мозг сначала развивается в утробе матери, поверхность мозга гладкая - складки образуются в основном в последние два месяца беременности:
Классное объяснение того, как возникают складки.

Если бы вы могли снять кору с головного мозга, вы бы получили лист толщиной 2 мм с площадью 2000-4400 см2 - размером с квадрат размером 48 х 48 см (19 дюймов х 19 дюймов). Салфетка для ужина.
Эта салфетка - место, где происходит большинство действий в вашем мозгу - именно поэтому вы можете думать, двигаться, чувствовать, видеть, слышать, помнить, говорить и понимать язык. Лучшая салфетка в мире.
И помните раньше, когда я сказал, что ты это шарик желе? Так вот, вы, котором  вы думаете - это в основном кора. Другими словами, вы на самом деле салфетка.
Магия складок при увеличении размера салфетки ясна, когда мы помещаем другой мозг поверх нашей оторванной коры:
Поэтому, хотя он не идеален, современная наука имеет приличное понимание большой картинки, когда дело доходит до мозга. У нас также есть приличное понимание детальной картинки. Давайте проверим это:

Мозг под микроскопом
Даже при том, что мы выяснили, что мозг содержал наш интеллект с давних пор, только совсем недавно наука поняла, из чего сделан мозг. Ученые знали, что тело было сделано из клеток, но в конце 19-го века итальянский врач Камилло Гольджи выяснил, как использовать метод окрашивания, чтобы увидеть, как на самом деле выглядят клетки мозга. Результат удивил:
Клетка не должна была так выглядеть. Не осознавая еще этого, Гольджи обнаружил нейрон.
Ученые поняли, что нейрон был основным звеном в обширной коммуникационной сети, которая составляет мозг и нервные системы почти всех животных.
Но только в 50-е годы ученые разработали, как нейроны общаются друг с другом.
Аксон, длинный отросток нейрона, который несет информацию, обычно имеет микроскопический диаметр - слишком маленький для исследования учеными до недавнего времени. Но в 1930-х годах английский зоолог Дж. З. Янг случайно обнаружил, что кальмары могут изменить наше понимание, потому что у кальмаров необычайно большой аксон, на котором можно было бы экспериментировать. Пару десятилетий спустя, используя гигантский аксон кальмара, ученые Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли точно определили, как нейроны посылают информацию: биоэлектрический потенциал. Вот как это работает.
Существует много различных видов нейронов -
- но для простоты мы обсудим клише нейронов из учебника - пирамидальные клетки головного мозга, такую вы могли бы найти в своей моторной коре. Чтобы сделать диаграмму нейрона, мы можем начать с парня:
А потом, если мы просто дадим ему несколько лишних ног, немного волос, оторвем руки и растянем его - у нас получится нейрон.
И давайте добавим еще немного нейронов.
Вместо того, чтобы вдаваться в полное подробное объяснение того, как работают потенциалы действия, которые включают в себя массу ненужной и неинтересной технической информации, с которой вы уже сталкивались в биологии 9-го класса, я дам ссылку на замечательную статью на Академии Хана для тех, кто хочет услышать полную историю. Мы рассмотрим самые основные идеи, которые актуальны для наших целей.
Таким образом, ствол тела нашего парня - аксон нейрона - имеет отрицательный «потенциал покоя», что означает, что когда он находится в состоянии покоя, его электрический заряд слегка отрицателен. Куча ножек касается волос нашего парня - дендритов нейрона - нравится это ему или нет. Их ноги выбрасывают химические вещества, называемые нейротрансмиттерами на его волосы, которые проходят через его голову (тело клетки или сому) и, в зависимости от химического вещества, немного повышают или понижают заряд в его теле. Это немного неприятно для нашего парня-нейрона, но в этом нет ничего особенного, и больше ничего не происходит.
Но если достаточное количество химических веществ коснется его волос, чтобы поднять его заряд в определенный момент - «пороговый потенциал» нейрона, - тогда он вызывает потенциал действия, и нашего парня бьют током.
Это двоичная ситуация: с нашим парнем ничего не происходит, или он под полным напряжением. Его не может слегка прижечь током или сильно ударить током - он каждый раз либо вовсе не под напряжением, либо под полным напряжением.
Когда это случается, импульс электричества (в виде кратковременного изменения нормального заряда его тела с отрицательного на положительный, а затем быстро возвращающегося к своему нормальному отрицательному) задерживается на его теле (аксоне) и в ногах - окончаниях аксонов, которые сами касаются кучи чужих волос (точки соприкосновения называются синапсами). Когда потенциал действия достигает его ног, он заставляет их выделять химические вещества на волосы людей, к которым они прикасаются, что может или не может привести к тому, что этих людей ударят током, как ударили его.
Так обычно передается  информация через нервную систему - химическая информация, посылаемая в крошечном промежутке между нейронами, запускает электрическую информацию, которая проходит через нейрон, но иногда, когда организму необходимо очень быстро передавать сигнал, соединения нейрон-нейрон сами по себе могут быть электрическими.
Потенциалы действия движутся от 1 до 100 метров в секунду. Одной из причин такого большого диапазона является то, что другой тип клеток нервной системы - клетка Шванна - действует как супер-воспитывающая бабушка и постоянно обертывает некоторые типы аксонов слоями жировых одеял, называемых миелиновой оболочкой. Примерно так (подождите анимацию):
Помимо преимуществ защиты и изоляции, миелиновая оболочка является основным фактором в скорости коммуникации. Потенциалы действия перемещаются намного быстрее через аксоны, которые покрыты миелиновой оболочкой:
Один хороший пример разницы в скорости, которую дает миелин: вы знаете, что когда вы бьете палец на ноге, ваше тело дает вам одну секунду времени на размышление, чтобы подумать о том, что вы только что сделали и что вы собираетесь почувствовать, пока боль не дойдет до вас? Вот что происходит - одновременно с ударом вы ощущаете острую боль, потому что информация об острой боли посылается в мозг через типы миелинизированные типы аксонов. Требуется секунда или две для того, чтобы тупая боль дошла до вас, потому что тупая боль посылается через немиелинизированные «волокна С» со скоростью всего лишь около одного метра в секунду.
Нейронные сети
Нейроны подобны компьютерным транзисторам в одном - они также передают информацию на бинарном языке 1 (срабатывание потенциала действия) и 0 (без срабатывания потенциала действия). Но в отличие от компьютерных транзисторов, нейроны мозга постоянно меняются.
Вы знаете, как иногда вы учитесь новому навыку, и у вас что-то получается хорошо, а затем на следующий день вы пытаетесь снова, и у вас ничего не выходит? Это потому, что то, освоение навыка накануне было вызвано изменением концентрации химических веществ в передаче сигнала между нейронами. Повторения вызывают изменение концентраций химических веществ в синапсах, что помогло вам краткосрочно улучшить навык, но на следующий день химические концентрации снова стали нормальными, поэтому улучшение прошло.
Но если вы продолжаете практиковаться, вы в конце концов будете хорошо разбираться в чем-то надолго. Таким образом вы говорите мозгу, «это не просто то, что мне нужно на один раз», и нейронная сеть мозга ответила, совершив в себе структурные перестройки. Нейроны изменили форму и местоположение и усилили или ослабили различные связи таким образом, что создали прочный набор путей, которые умеют реализовывать навык.
Способность нейронов к химическому, структурному и даже функциональному изменению позволяет нейронной сети вашего мозга оптимизировать себя во внешнем мире - явление, называемое нейропластичностью. Мозг у младенцев является самым нейропластичным из всех. Когда рождается ребенок, его мозг не имеет представления о том, нужно ли ему приспосабливаться к жизни средневекового воина, которому нужно будет стать невероятно искусным в борьбе с мечом, музыкантом 17-го века, которому нужно будет разработать тонко настроенную мышечную память для игры на клавесине, или современного интеллектуала, которому нужно будет хранить и систематизировать огромное количество информации и осваивать сложную ткань современного общества - но мозг ребенка готов формировать себя для того, чтобы справиться с любой жизнью, которая его ожидает.
Младенцы - суперзвезды нейропластичности, но нейропластичность сохраняется на протяжении всей нашей жизни, поэтому люди могут расти, меняться и учиться новому. И именно поэтому мы можем сформировать новые привычки и сломать старые - ваши привычки отражают существующие схемы в вашем мозгу. Если вы хотите изменить свои привычки, вам необходимо проявить большую силу воли, чтобы переопределить нейронные пути вашего мозга, но если вы сможете поддерживать ее достаточно долго, ваш мозг в конце концов поймет намек и изменит эти пути, и новое поведение не будет требовать применения силы воли. Ваш мозг будет физически превращать изменения в новую привычку.
Всего в мозге насчитывается около 100 миллиардов нейронов, составляющих эту невероятно обширную сеть - подобно количеству звезд в Млечном Пути и более чем в 10 раз больше мирового населения. Около 15-20 миллиардов этих нейронов находятся в коре, а остальные находятся в частях головного мозга вашего мозга (удивительно, что случайный мозжечок имеет более чем в три раза больше нейронов, чем кора).
Давайте увеличим масштаб изображения и посмотрим на другое поперечное сечение мозга - на этот раз вырезаем не спереди-назад, чтобы показать одно полушарие, а из стороны в сторону:
Вещество мозга можно разделить на так называемое серое вещество и белое вещество. Серое вещество на самом деле выглядит более темным по цвету и состоит из клеточных тел (сом) нейронов мозга и их зародышей дендритов и аксонов - наряду с большим количеством другого материала. Белое вещество состоит в основном из электропроводящих аксонов, переносящих информацию из сомы в другие сомы или в места назначения в теле. Белое вещество белое, потому что эти аксоны обычно обертываются в миелиновую оболочку, которая является жирной белой тканью.
В мозге есть две основные области серого вещества: внутренний кластер лимбической системы и частей ствола мозга, о которых мы говорили выше, и тонкий слой коры снаружи. Большой кусок белого вещества между ними состоит в основном из аксонов корковых нейронов. Кора представляет собой большой командный центр, и через массу аксонов, входящих в его состав, она выдает множество своих приказов.
Самой крутой иллюстрацией этой концепции, с которой я столкнулся, является прекрасный набор художественных представлений, сделанных доктором Грегом А. Данном и доктором Брайаном Эдвардсом. Посмотрите на четкую разницу между структурой внешнего слоя коры серого вещества и белым веществом под ней (нажмите, чтобы посмотреть в высоком разрешении):
Эти кортикальные аксоны могут передавать информацию в другие части коры, в нижнюю часть мозга или через спинной мозг - сверхскоростную дорогу нервной системы - и в остальные части тела.
Давайте посмотрим на всю нервную систему:
Нервная система состоит из двух частей: центральной нервной системы - вашего мозга и спинного мозга - и периферической нервной системы - состоит из нейронов, которые исходят наружу от спинного мозга в остальную часть тела.
Большинство типов нейронов - вставочные нейроны, которые общаются с другими нейронами. Когда вы думаете, это куча вставочных нейронов, разговаривает друг с другом. Вставочные нейроны в основном содержатся в мозге.
Два других вида нейронов - сенсорные нейроны и моторные нейроны - это нейроны, которые опускаются в спинной мозг и составляют периферическую нервную систему. Эти нейроны могут быть длиной до метра. Вот типичная структура каждого типа:
Помните наши две полосы?
Эти полосы - это места, где начинается периферическая нервная система. Аксоны сенсорных нейронов опускаются из соматосенсорной коры через белое вещество мозга и в спинной мозг (который представляет собой массивный пучок аксонов). Из спинного мозга они направляются ко всем частям вашего тела. Каждая часть вашей кожи выстлана нервами, которые происходят в соматосенсорной коре. Кстати, нерв - это несколько пучков аксонов, завернутых в маленький кабель. Вот нерв поближе:
Нерв - это вся штука, обведенная линией фиолетового цвета, и те четыре больших круга внутри - пучки множества аксонов (вот полезный рисунок).
Когда  муха садится на вашу руку, вот что происходит:
Муха коснется вашей кожи и стимулирует кучу сенсорных нервов. Концы аксонов в нервах имеют небольшую подгонку и начинают создавать потенциалы, передавая сигнал в мозг, чтобы сказать про муху. Сигналы направляются в спинной мозг и до сомы в соматосенсорной коре. Затем соматосенсорная кора запускает моторную кору на плече и сообщает ей, что на вашей руке есть муха  и что ей надо заняться (лентяйка). Конкретные сомы в вашей моторной коре, которые соединяются с мышцами в вашей руке, создают потенциал действия, передавая сигналы обратно в спинной мозг, а затем в мышцы руки.
Окончания аксонов на концах этих нейронов стимулируют ваши мышцы рук, которые сжимаются, чтобы пожать руку, чтобы поймать муху (к этому моменту она уже взлетела с вашей руки), и муха (чья нервная система сейчас проходит через свои процессы) улетает.
Затем ваша миндалина оглядывается и понимает, что на вас сидело насекомое, и говорит вашей коре головного мозга, что надо подпрыгнуть, а если это паук, а не муха, он также говорит вашим голосовым связкам непроизвольно закричать и порушить вашу репутацию.
Значит, кажется, что мы действительно понимаем, как работает мозг, верно? Но тогда почему этот профессор задал этот вопрос: если все, что вам нужно знать о мозге, это миля, как далеко мы прошли в этой миле? - и скажите, что ответ был три дюйма?
Хорошо вот в чем дело.
Вы знаете, как мы полностью понимаем то, как отдельный компьютер отправляет электронную почту, и мы полностью понимаем широкие концепции Интернета, например, сколько людей в нем, и какие крупнейшие сайты и каковы основные тенденции, но все материалы посередине - внутренняя работа интернета - не очень понятны, так ведь?
И вы знаете, как экономисты могут рассказать вам все о том, как действует отдельный потребитель, и они также могут рассказать вам об основных концепциях макроэкономики и о всеобъемлющих силах в игре - но никто не может действительно рассказать вам все тонкости того, как экономика работает или может предсказать, что произойдет с экономикой в ​​следующем месяце или в следующем году?
Мозг похож на такие вещи. Мы понимаем маленькую картинку - мы знаем все о том, как срабатывает нейрон. И мы понимаем общую картинку: мы знаем, сколько нейронов находится в мозге, и каковы основные кортексы и структуры управления и сколько энергии использует вся система. Но что между этими вещами посредине и о том, как каждая часть мозга действительно выполняет свои функции?
Да, мы этого не понимаем.
Что очень ясно показывает, насколько мы сбиты с толку, так это то, что мы слышим от нейробиологов о тех частях мозга, которые мы понимаем лучше всего.
Например, зрительная кора. Мы хорошо понимаем зрительную кору, потому что ее легко сопоставить (map).
Научный исследователь Пол Меролла описал это мне:
Зрительная кора имеет очень хорошую анатомическую функцию и структуру. Когда вы смотрите на это, вы буквально видите карту мира. Поэтому, когда что-то в вашем поле зрения находится в определенной области пространства, вы увидите небольшое пятно в коре, представляющее эту область пространства, и она загорится. И по мере того, как эта вещь перемещается, есть топографическое отображение, где соседние ячейки будут это представлять. Это почти как иметь декартовские координаты реального мира, которые будут отображаться в полярных координатах в зрительной коре. И вы можете буквально проследить от вашей сетчатки, через ваш таламус к вашей зрительной коре, и вы увидите фактическое отображение из этой точки в пространстве до этой точки в зрительной коре.
Пока все нормально. Но потом он продолжил:
Так что картирование действительно полезно, если вы хотите взаимодействовать с определенными частями зрительной коры, но есть много областей зрения, и когда вы глубже погружаетесь в визуальную кору, она становится немного более туманной, и это топографическое представление начинает ломаться. В мозге существуют все эти уровни, и визуальное восприятие - отличный пример того, как это происходит. Мы смотрим на мир, и есть только этот физический трехмерный мир: как вы смотрите на чашку, вы видите только чашку, но то, что видят ваши глаза, - это всего лишь кучка пикселей. И когда вы смотрите в зрительную кору, вы видите, что существует примерно 20-40 разных карт. V1 - это первая область, где она отслеживает небольшие края и цвета и тому подобное. И есть другие области, рассматривающие более сложные объекты, и на поверхности вашего мозга есть все эти различные визуальные представления, которые вы можете видеть. И каким-то образом вся эта информация связывается вместе в этом информационном потоке, который кодируется таким образом, чтобы вы считали, что просто видите простой объект.
И моторная кора, еще одна из наиболее хорошо понятых областей мозга, может быть еще сложнее для понимания на точечном уровне, чем зрительная кора. Поэтому, хотя мы знаем, какие общие области моторной коры сопоставлены каким областям тела, отдельные нейроны в этих областях моторной коры не привязаны топографически, и они работают вместе особым образом, так, чтобы создать движение в теле, а как они это делают, совершенно не ясно. Вот Пола снова:
Болтовня между нейронами в мозгу каждого человека - это немного другое - это не то, что нейроны говорят по-английски и говорят «двигаться» - это образец электрической активности, и у каждого это немного другое. ... И вы хотите быть в состоянии легко понять, что это значит: «Двигай рукой таким образом» или «переместить руку к цели» или «переместить руку влево, переместить ее вверх, схватить, схватить с определенным уровнем силы, двигаться с определенной скоростью» и т. д. Мы не думаем об этих вещах, когда мы движемся - это просто происходит. Поэтому каждый мозг имеет уникальный код, с которым он разговаривает с мышцами в руке и в руке.
Нейропластичность, которая делает наши мозги настолько полезными для нас, также делает их невероятно трудными для понимания, потому что способ, которым каждый наш мозг работает, основан на том, как этот мозг сформировал себя, исходя из его специфической среды и жизненного опыта.
И снова, это области мозга, которые мы понимаем лучше всего. «Когда дело доходит до более сложных вычислений, таких как язык, память и математика, - сказал мне один эксперт, - мы действительно не понимаем, как работает мозг». Он посетовал, что, например, понятие о своей матери закодировано по-разному, и в разных частях мозга для каждого человека. И в лобной доле - вы знаете, та часть мозга, где вы действительно живете, - «вообще нет топографии».
Но почему-то все это не объясняет, почему создание эффективных интерфейсов мозг-компьютер так сложно, или так сложно. Что делает ИМЧ таким сложным, так это то, что инженерные проблемы носят монументальный характер. Он физически работает с мозгом, что делает ИМЧ одним из самых сложных технических достижений в мире.
Итак, построенный нами ствол дерева для мозга готов, мы готовы отправиться в первую ветку.

Часть 3: Интерфейсы мозг-машина (ИММ)
Давайте метнемся на секунду за 50 000 лет до нашей эры, похитим кого-нибудь и вернем его сюда до 2017 год.

Это Бок. Бок, мы очень благодарны, что ты и твои люди изобрели язык.
Чтобы поблагодарить вас, мы хотим показать вам все удивительные вещи, которые мы смогли построить с помощью вашего изобретения.
Хорошо, сначала давайте возьмем Бока на самолет, и на подводную лодку, и на вершину Бурдж-Халифы. Сейчас мы покажем ему телескоп, телевизор и iPhone. А теперь мы дадим ему поиграть в интернете какое-то время.
Ладно, это было весело. Как все прошло, Бок?
Да, мы поняли, что вы будете очень удивлены.Напоследок, давайте покажем ему, как мы общаемся друг с другом.
Обычный разговор
Хорошо, а теперь покажите, как вы это делаете сейчас. Ну, примерно как с теми крутыми штуками чуть раньше.
Да это, в общем-то все. Примерно так мы это и делаем.
Но типа то же самое было 50 тысяч лет назад

Бок был бы шокирован, узнав, что, несмотря на все магические способности, которые люди приобрели в результате того, что научились говорить друг с другом, когда дело доходит до фактического общения друг с другом, мы не более волшебны, чем люди того времени. Когда два человека вместе и разговаривают, они используют 50 000-летнюю технологию.
Бок также может быть удивлен тем, что в мире, управляемом модными машинами, люди, которые делали все машины, обходятся теми же биологическими телами, с которыми общаются Бок и его друзья. Как такое может быть?
Вот почему интерфейсы «мозг-машина» - подмножество более широкой области нейронной инженерии, которая сама по себе является подмножеством биотехнологий, - такая дразнящая новая отрасль. Мы много раз завоевывали мир нашими технологиями, но когда дело доходит до наших мозгов - нашего самого центрального инструмента - мир технологий по большей части недостаточно подчинен для глубокого погружения.
Вот почему мы все еще общаемся с использованием технологии изобретенной Боком, поэтому я набираю это предложение примерно в 20 раз медленнее, чем думаю, и именно поэтому болезни, связанные с мозгом, по-прежнему оставляют покалеченными и потерянными столько жизней.
Но через 50 000 лет после великого для мозга момента «ага!», ситуация, возможно, скоро изменится. Следующим великим фронтиром мозга может быть он сам.
___________
Существует много видов потенциальных мозговых интерфейсов (иногда называемых интерфейсом «мозг-компьютер»), который будет обслуживать множество различных функций. Но каждый, кто работает с ИММ, борется с одним или с обоими из этих вопросов:
1) Как получить правильную информацию из мозга?
2) Как отправить правильную информацию в мозг?
Первое - это захват выходного сигнала мозга - речь идет о записи того, что говорят нейроны.
Второе - о вводе информации в естественный поток мозга или об изменении этого естественного потока каким-либо другим способом - речь идет о стимулировании нейронов.
Эти две вещи все время происходят в вашем мозгу обычным порядком. Прямо сейчас ваши глаза создают определенный набор горизонтальных движений, которые позволяют вам прочитать это предложение. Это нейроны мозга, выводящие информацию на машину (ваши глаза), и машина получает команду и отвечает. И так как ваши глаза движутся в правильном направлении, фотоны с экрана входят в ваши сетчатки и стимулируют нейроны в затылочной доле вашей коры так, чтобы изображение этих слов проникало в ваш мозг. Затем это изображение стимулирует нейроны в другой части вашего мозга, что позволяет обрабатывать информацию, встроенную в изображение, и понимать смысл предложения.
Ввод и вывод информации - это то, что делают нейроны мозга. Вся индустрия ИММ хочет принять в этом участие.
Сначала это кажется, может быть, не такой сложной задачей? Мозг - это просто мяч из желе, верно? И кора - часть мозга, в которой мы хотим сделать большую часть нашей записи и стимуляции, - это просто салфетка, расположенная удобно на внешней стороне мозга, где к ней можно легко получить доступ. Внутри коры около 20 миллиардов возбуждающихся нейронов - 20 миллиардов дрожащих маленьких транзисторов, которые, если мы сможем просто научиться работать, дадут нам совершенно новый уровень контроля над нашей жизнью, нашим здоровьем и миром. Разве мы не можем это понять? Нейроны малы, но мы знаем, как разделить атом. Диаметр нейрона примерно в 100 000 раз больше, чем у атома - если бы атом был маленьким шариком, нейрон был бы километр в поперечнике, поэтому мы, вероятно, могли бы справиться с малым размером. Правильно?
Так в чем проблема?
Ну, с одной стороны, рассуждая по этой линии мышления и из-за этих фактов существует индустрия, где может произойти огромный прогресс. Мы можем сделать это.
Но только когда вы понимаете, что на самом деле происходит в мозгу, вы понимаете, почему это, вероятно, самое сложное человеческое начинание в мире.
Поэтому, прежде чем говорить о самих ИММ, нам нужно более внимательно изучить, что здесь делают люди, пытающиеся сделать ИММ. Я считаю, что лучший способ проиллюстрировать вещи - это масштабировать мозг в 1000 раз и посмотреть, что происходит.
Помните нашу демонстрацию коры головного мозга?
Хорошо, если мы масштабируем это на 1000X, салфетка коры, которая была приблизительно 48 см / 19 дюймов с каждой стороны, теперь имеет сторону длиной шесть Манхэттенских уличных кварталов (или двух проспектов). По периметру вам понадобится идти около 25 минут. И мозг в целом теперь будет плотно прилегать внутри квадрата из двух кварталов - размером с Madison Square Garden* ( по длине и ширине, но мозг будет примерно в два раза выше MSG). *Примерно размер стадиона Лужники.
Итак, давайте разберемся в самом городе. Я уверен, что несколько сотен тысяч людей, которые там живут, поймут.
Я выбрал 1000X увеличение по нескольким причинам. Одна из них заключается в том, что мы все можем мгновенно преобразовать размеры прямо в голове. Каждый миллиметр фактического мозга теперь является метром. И в гораздо меньшем мире нейронов, каждый микрон в настоящее время легко представить миллиметром. Во-вторых, он удобно приводит кору к росту человека - ее толщина 2 мм составляет теперь два метра - высота высокого человека (6'6").
Таким образом, мы могли пройти вверх по 29-й улице, к краю нашей гигантской салфетки коры и легко посмотреть, что происходит внутри этих двух метров толщины. Для нашей демонстрации давайте вытащим кубический метр нашей гигантской коры для изучения, это покажет нам, что происходит в типичном кубическом миллиметре реальной коры.
В этом кубическом метре мы увидим сплошной беспорядок. Давай опустошим его и соберем общую картину.
Во-первых, давайте разместим сомы в маленьких телах всех нейронов, которые живут в этом кубе.
Сомы варьируются в размерах, но нейрофизиологи, с которыми я говорил, говорят, что сомы нейронов в коре часто имеют диаметр около 10 или 15 мкм (мкм = микрометр или микрон: 1/1000 миллиметров). Это означает, что если вы выложите 7 или 10 из них в ряд, этот ряд будет иметь диаметр человеческого волоса (около 100 мкм). В нашем масштабе сома будет 1 - 1,5 см в диаметре. Маленький стеклянный шарик.
Объем всей коры составляет около 500 000 кубических миллиметров, а в этом пространстве около 20 миллиардов сом. Это означает, что средний кубический миллиметр коры содержит около 40 000 нейронов. Итак, в нашем кубическом метре есть около 40 000 шариков. Если мы разделим нашу коробку на около 40 000 кубических мест, каждая со стороной 3 см (или около кубического дюйма), это означает, что каждый из наших сом-шариков находится в центре собственного небольшого кубика со стороной 3 см, а другие сомы примерно в 3 см от него во всех направлениях.
Пока не потерялись? Можете ли вы представить себе наш кубический метр с этими 40 000 плавающими шариками в нем?
Вот изображение под микроскопом сомы в реальной коре, используя методы, которые блокируют другие вещи вокруг них:
Ладно, пока еще не дурдом. Но сома - это всего лишь крошечный кусочек каждого нейрона. Из наших маленьких сом исходят дендриты - извилистые, разветвленные дендриты, которые в нашем увеличенном мозге могут растягиваться на три-четыре метра во многих разных направлениях, а с другого конца - аксон длиной более 100 метров (при движении по бокам в другую часть коры) или до километра (при движении вниз по спинному мозгу и телу). Каждая из них толщиной всего лишь в миллиметр, эти шнуры превращают кору в плотный клубок электрических спагетти.
И много чего происходит в этом спагетти. Каждый нейрон имеет синаптические связи с 1000, а иногда и с 10 000 других нейронов. Имея около 20 миллиардов нейронов в коре, это означает, что в коре имеется более 20 триллионов отдельных нервных связей (и достигает квадриллиона соединений во всем мозге). Только в нашем кубическом метре будет более 20 миллионов синапсов.
Чтобы еще больше усложнить ситуацию, есть не только много нитей спагетти, выходящих из каждого из 40 000 шариков в нашем кубе, но есть тысячи других нитей спагетти, проходящих через наш куб из других частей коры. Это означает, что если бы мы пытались записывать сигналы или стимулировать нейроны в этой конкретной кубической области, нам было бы очень сложно, потому что в беспорядке спагетти было бы очень сложно выяснить, какие нити спагетти принадлежали шарикам из нашего куба (и не дай бог, в смеси нам попадутся клетки Пуркинье).
И, конечно же, есть проблема нейропластичности. Напряжения каждого нейрона будут постоянно меняться, до сотни раз в секунду. И десятки миллионов синапсов в нашем кубе будут регулярно меняться, исчезать и снова появляться.
И если бы это было концом.
Оказывается, в мозгу есть другие клетки, называемые глиальными клетками - клетками, которые бывают разных сортов и выполняют множество различных функций, таких как вытирание химических веществ, выпущенных в синапсы, обертывание аксонов в миелине и использование в качестве иммунной системы мозга. Вот некоторые общие типы глиальных клеток:
И сколько глиальных клеток в коре? Примерно столько же, сколько и нейронов. Так добавьте около 40 000 из этих дурацких штук в наш куб.
Наконец, есть кровеносные сосуды. В каждом кубическом миллиметре коры есть в общей сложности метр крошечных кровеносных сосудов. В нашем масштабе это означает, что в нашем кубометре есть километр кровеносных сосудов. Вот как выглядят кровеносные сосуды в пространстве примерно такого размера:
Синий блок  Connectome
В настоящее время в мире нейронауки идет замечательный проект под названием Human Connectome Project (произносится «connec-tome»), в котором ученые пытаются создать полную подробную карту всего человеческого мозга. Попытка самого подробного картирования мозга.
Проект предусматривает нарезку человеческого мозга на невероятно тонкие кусочки - ломтиков толщиной около 30 нанометров. Это 1/33000-й миллиметра (здесь машина нарезает мозг мыши).
Во всяком случае, помимо создания великолепных изображений «ленточных» образований аксоны со схожими функциями часто образуются внутри белого вещества, примерно такие -
Проект Connectome помог людям визуализировать, насколько мозг упакован всеми этими штуками. Вот разбивка всех различных вещей, происходящих в одном крошечном фрагменте мозга мыши (и это даже не включает кровеносные сосуды):
(На изображении Е - полный фрагмент мозга, а F-N - отдельные компоненты, составляющие E.)
Таким образом, наш измерительный блок представляет собой забитый, заваленный, электрифицированный кусок сложности, возведенной в квадрат - теперь давайте вспомним, что на самом деле все это в нашей черепной коробке вписывается в кубический миллиметр.
Инженерам интерфейсов мозг-машина нужно выяснить, что говорят микроскопические сомы, в глубине этого  миллиметра, и в других случаях, чтобы стимулировать только правильные сомы, чтобы заставить их делать то, что хотят инженеры. Удачи с этим.
Нам это с трудом получилось сделать на мозге с масштабом 1000X. На мозге 1000X, который также является приятной плоской салфеткой. Обычно это работает не так: салфетка находится поверх нашего мозга размером с Мэдисон Сквер Гарден и полна глубоких складок (в нашем масштабе от 5 до 30 метров глубиной). Фактически, менее трети салфетки кортекса находится на поверхности мозга, по большей части он лежит внутри складок.
Кроме того, инженеры в лаборатории не работают с кучей мозгов. Мозг покрыт всеми этими слоями матрешки, включая череп, который при 1000X будет толщиной около семи метров. И так как большинство людей не очень хотят, чтобы вы открывали их череп очень надолго, а в идеале - не открывали совсем, вы должны стараться работать с этими крошечными шариками как можно более неинвазивным способом.
И все это предполагает, что вы имеете дело с корой, но множество интересных идей ИММ имеют дело со структурами ниже, которые, если вы стоите на вершине нашего мозга размером с МСГ, захоронены на глубине 50 или 100 метров под поверхностью.
Игра 1000X также заслоняет своей картинкой работу всего мозга в целом. Подумайте о том, сколько всего происходит в нашем кубе - и теперь вспомните, что это всего лишь одна 500 000-я часть коры головного мозга. Если бы мы разбили всю нашу гигантскую кору на одинаковые кубические метры и выровняли их, они растянулись на 500 км / 310 миль - на всем пути до Бостона и далее. И если бы вы совершили поход, который займет более 100 часов быстрой ходьбы, то в любой момент вы можете остановиться и посмотреть на куб, который вы проходили мимо, и у него будет вся эта сложность внутри него. Все это сейчас в вашем мозгу.
Часть 3A: Какое счастье, что это не ваша проблема
Ура!
Назад к части 3: Интерфейсы мозг-машина
Итак, как ученые и инженеры пытаются справиться с этой ситуацией?
Ну, они делают все возможное, используя инструменты, которые у них есть в настоящее время, - инструменты, используемые для записи или стимуляции нейронов (на данный момент мы сосредоточим внимание на записи). Давайте рассмотрим варианты:
Инструменты ИММ
В текущих работах при оценке преимуществ и недостатков типа инструмента записи выделяются три широких критерия:
1) Масштаб - сколько нейронов можно одновременно записать
2) Разрешение - насколько детально представлена информация, которую получает инструмент - существуют два типа разрешения, пространственные (как точно ваши показания сообщают вам о работе отдельных нейронов) и временные (насколько хорошо вы можете определить, когда произошло срабатывание нейрона)
3) Инвазивность - требуется операция, и если да, то насколько серьезная
Долгосрочная цель состоит в том, чтобы получить все три пироженки. Но на данный момент всегда возникает вопрос: «Какой (или два) из этих критериев вы готовы полностью проигнорировать?» Переход от одного инструмента к другому не является улучшением или ухудшением - это техническая развилка.
Давайте рассмотрим типы используемых в настоящее время инструментов:
фМРТ
Масштаб: крупный (показывает информацию по всему мозгу)
Разрешение: среднее-низкое пространственное, очень низкое временное
Инвазивность: неинвазивная
фМРТ обычно не используется для ИММ, но это классический инструмент записи - он дает вам информацию о том, что происходит внутри мозга.
фМРТ использует МРТ - магнитно-резонансную томографию. Магнитно-резонансная томография, изобретенная в 1970-х годах, представляет собой эволюцию компьютерной томографии на основе рентгеновских лучей. Вместо использования рентгеновских лучей, фМРТ используют магнитные поля (наряду с радиоволнами и другими сигналами) для создания изображений тела и мозга. Например:
И этот полный набор поперечных сечений, позволяющий вам видеть всю голову.
Довольно удивительная технология.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/44/Structural_MRI_animation.ogv/mid-Structural_MRI_animation.ogv.jpg

фМРТ («функциональная» МРТ) использует аналогичную технологию для отслеживания изменений в кровотоке. Зачем? Потому что, когда области мозга становятся более активными, они потребляют больше энергии, поэтому они нуждаются в большем количестве кислорода, поэтому кровоток в область увеличивается для доставки этого кислорода. Кровоток косвенно указывает, где происходит деятельность. Вот что может показать сканирование  фМРТ:
Конечно, во всем мозгу всегда есть кровь - что и показывает это изображение, где увеличивается кровоток (красный / оранжевый / желтый) и где он уменьшился (синий). И поскольку фМРТ может сканировать весь мозг, результаты 3-мерные:
фМРТ имеет много медицинских применений, таких как информирование врачей о том, функционируют ли определенные части мозга после инсульта, и фМРТ научил нейробиологов куче всего о том, какие области головного мозга участвуют в выполнении этих функций. Сканирование также имеет преимущество предоставления информации о том, что происходит во всем мозге в любой момент времени, и это безопасно и абсолютно неинвазивно.
Большой недостаток - это разрешение. фМРТ-сканирование имеет буквальное разрешение, такое же, как у экрана компьютера с пикселями, за исключением того, что пикселы трехмерные, они называются «вокселы».
По мере совершенствования технологии фМРТ воксели стали меньше, что привело к увеличению пространственного разрешения. Сегодняшние фМРТ-воксели могут быть всего лишь миллиметр размером. Мозг имеет объем около 1 200 000 мм3, поэтому сканирование с высокой разрешающей способностью делит мозг на миллион маленьких кубиков. Проблема в том, что на шкале нейронов это все еще довольно большого размера (такого же размера, как и наш увеличенный кубический метр выше) - каждый воксел содержит десятки тысяч нейронов. Итак, что показывает вам фМРТ, в лучшем случае, это средний поток крови, втягиваемый каждой группой из 40 000 нейронов.
Еще большая проблема - временное разрешение. фМРТ отслеживает кровоток, который является неточным и приходит с задержкой около секунды - вечность в мире нейронов.

ЭЭГ
Масштаб: крупный
Разрешение: очень низкая пространственная, среднесрочная временная
Инвазивность: неинвазивная
Почти столетняя технология ЭЭГ (электроэнцефалография) требует установки  множество электродов на голову. Вы знаете, как это выглядит:
ЭЭГ - это технология, которая точно будет выглядеть крайне примитивной для человека, живущего в 2050, но на данный момент это один из единственных инструментов, которые можно использовать в ИММ совершенно неинвазивным методом. ЭЭГ регистрируют электрическую активность в разных областях мозга, и показывает такие результаты:
Графики ЭЭГ могут выявлять информацию о таких медицинских проблемах, как эпилепсия, отслеживать сон, или использоваться для определения чего-то вроде состояния дозы анестетика.
И, в отличие от фМРТ, ЭЭГ имеет довольно хорошее временное разрешение, получая электрические сигналы от головного мозга, как только они происходят, хотя череп значительно размывает временную точность (кость - плохой проводник).
Главный недостаток - пространственное разрешение. У ЭЭГ его просто нет. Каждый электрод регистрирует только среднее значение - векторную сумму зарядов от миллионов или миллиардов нейронов (и размытой из-за черепа).
Представьте себе, что мозг - это бейсбольный стадион, его нейроны - члены толпы, а информация, которую мы хотим, - это не электрическая активность, а деятельность голосовых связок. В этом случае ЭЭГ будет похожа на группу микрофонов, размещенных вне стадиона, против внешних стен стадиона. Вы могли бы услышать, как публика кричала и, может быть, догадывались, что был острый момент матча. Вы могли бы, вероятно, обнаружить, когда происходит что-то ненормальное. Но на этом все.

ЭГ
Масштаб: крупный
Разрешение: низкая пространственная, высокая временная
Инвазивность: тип инвазивного
ECoG (электрокортикография) похожа на ЭЭГ, также использует поверхностные электроды, за исключением того, что они помещают их под череп, на поверхность мозга.
Фу. Но эффективный - по крайней мере намного более эффективный, чем ЭЭГ. Без рассеивающего влияния черепа ЭГ дает более качественное пространственное (около 1 см), и временное разрешение (5 миллисекунд). Электроды ЭГ могут быть размещены над или под твердой мозговой оболочкой:
Возвращаясь к аналогии нашего стадиона, микрофоны ЭГ находятся внутри стадиона и немного ближе к толпе. Таким образом, звук намного более четкий, чем то, что получают микрофоны ЭЭГ за пределами стадиона, а микрофоны ЭГ могут лучше различать звуки отдельных секций толпы. Но улучшение происходит за счет затрат - это требует инвазивной хирургии. В схеме инвазивных операций, однако, это не так уж плохо. Как сказал мне один нейрохирург: «Вы можете скользить под оболочкой относительно неинвазивно. Вы конечно должны сделать отверстие в голове, но это относительно неинвазивно».
Потенциалы локальных полей
Масштаб: мелкий
Разрешение: средне-низкая пространственная, высокая временная
Инвазивность: очень инвазивная
Хорошо, вот здесь мы переходим от поверхностных электродных дисков к микроэлектродам - ​​крошечные иглы хирургов проникают в мозг.
Нейрохирург Бен Рапопорт описал мне, как его отец (невролог) использовал микроэлектроды:
Когда мой отец делал электроды, он делал их вручную. Он брал очень тонкую проволоку, такую ​​как золотая или платиновая или иридиевая проволока диаметром 10-30 микрон, и он вставлял эту проволоку в стеклянную капиллярную трубку диаметром миллиметра. Затем они держали этот кусок стекла над пламенем и поворачивали его, пока стекло не становилось мягким. Они растягивали капиллярную трубку, пока она не становилась невероятно тонкой, а затем вытаскивали ее из пламени и ломали. Теперь капиллярная трубка зажимает провод. Стекло представляет собой изолятор, а провод - проводник. Итак, в итоге вы получаете электрод с жесткой изоляцией и окончанием несколько десятков микронов.
Сегодня, в то время как некоторые электроды все еще изготавливаются вручную, новые технологии используют кремниевые пластины и технологии производства микросхем.
Способ работы потенциалов локальных полей (LFP) прост - вы берете одну из этих супертонких игл с наконечником электрода и вставляете на один или два миллиметра в кору. Там он собирает среднее значение электрических зарядов от всех нейронов в определенном радиусе электрода.
LFP дает вам не самое плохое пространственное разрешение фМРТ в сочетании с мгновенным временным разрешением ЭГ. Вид лучшего из всех миров, описанных выше, когда дело доходит до разрешения.
К сожалению, это плохо по обоим другим критериям.
В отличие от фМРТ, ЭЭГ и ЭГ, микроэлектрод LFP не имеет масштаба - он только говорит вам, что происходит в небольшой сфере, его окружающей. И это намного более инвазивно, фактически проникновение в мозг.
На стадионе LFP - это один микрофон, висящий над одним участком сидений, четко снимающий звук в этой области и, возможно, выделяющий индивидуальный голос болельщика на секунду там и здесь, но в остальном позволяет только получить общее ощущение.
Более поздняя разработка - это многоэлектродный массив, который является той же идеей, что и LFP, за исключением того, что это около 100 электродов LFP установленных одновременно, в одной области коры. Мультиэлектродный массив выглядит так:
Крошечный квадрат 4 мм х 4 мм с 100 крошечными кремниевыми электродами. Вот еще одно изображение, где вы можете видеть, насколько острыми являются электроды - всего несколько микрон в поперечнике на самом конце.

Метод регистрации отдельных единиц
Масштаб: мелкий
Разрешение: сверхвысокое
Инвазивность: очень инвазивная
Чтобы записать более широкий LFP, наконечник электрода немного закругляется, придавая электроду большую площадь поверхности, и они увеличивают сопротивление с целью получить очень слабые сигналы из широкого диапазона мест. Конечным результатом является то, что электрод захватывает хор активности от локальных полей.
Регистрация отдельных единиц также использует игольчатый электрод, но они делают наконечник супер острым и увеличивают сопротивление. Это удаляет большую часть шума и электрод почти ничего не регистрирует - до тех пор, пока он не окажется настолько близко к нейрону (может быть, на расстоянии в 50 мкм), что сигнал от этого нейрона достаточно силен, чтобы пробиться сквозь высокую стену электрода. Имея четкие сигналы от одного нейрона и отсутствие фонового шума, этот электрод может теперь подглядывать за личной жизнью одного нейрона. Минимально возможный масштаб, максимально возможное разрешение.
Кстати, вы можете прослушивать здесь как говорят нейроны (то, что вы здесь слышите, это электрохимический разговор нейрона, преобразованный в аудио).
Некоторые электроды хотят перенести отношения на следующий уровень и используют технику под названием зажим прикуривателя, благодаря чему он избавится от наконечника электрода, оставив только маленькую маленькую трубку, называемую стеклянной пипеткой, и непосредственно насаживаются на нейрон, засасывая “заплатку” его мембраны в трубку, что позволяет сделать еще более тонкие измерения:
Зажим прикуривателя также имеет преимущество в том, что, в отличие от всех других методов, которые мы обсуждали, он физически касается нейрона, и может не только записывать, но и стимулировать нейрон, пуская в него ток или удерживая напряжение на заданном уровне, чтобы выполнить конкретные тесты (другие методы могут стимулировать нейроны, но только целые группы вместе).
Наконец, электроды могут полностью изменить работу нейрона и фактически проникать через мембрану, с помощью записи острым электродом. Если наконечник достаточно острый, это не разрушит клетку - мембрана будет фактически запечатываться вокруг электрода, этот метод позволяет очень легко стимулировать нейрон или регистрировать разность напряжений внутри и снаружи нейрона. Но это краткосрочная методика - проколотый нейрон долго не выживет.
На нашем стадионе единичная запись - это однонаправленный микрофон, закрепленный за воротником одного толстяка. Зажим или проникающий электрод - это микрофон в чьем-то горле, регистрирующий точное движение их голосовых связок. Это отличный способ узнать о опыте этого человека в игре, но он также не дает вам никакого контекста, и вы не можете сказать, являются ли звуки и реакции этого человека репрезентативными для того, что происходит в игре.
И это все, что у нас есть, по крайней мере для обычных применений. Эти инструменты одновременно невероятно технологичны и в то же время будут казаться технологией каменного века для людей будущего, которые не будут верить, что вам нужно было выбрать высокое разрешение или широкое поле и что вам действительно нужно было открыть чей-то череп, чтобы получить считывание и запись в мозге.
Но, учитывая их ограничения, эти инструменты дали нам множество знаний о мозге и привели к созданию некоторых удивительных ранних ИММ. Вот что уже сделали -
ИМТ, которые  у нас уже есть
В 1969 году исследователь по имени Эберхард Фетц связал один нейрон в мозге обезьяны с табло перед лицом обезьяны. Показания на табло менялись, когда возбуждался нейрон. Когда обезьяна будет думать так, что нейрон сработает, и табло покажет значение, она получит таблетку с ароматом банана. Со временем обезьяна начала улучшать показатели в игре, потому что ему нужны были более вкусные таблетки. Обезьяна научилась заставлять нейрон срабатывать и непреднамеренно стала субъектом первого реального интерфейса машина-человек.
В течение нескольких следующих десятилетий прогресс был медленным, но к середине 90-х годов ситуация начала меняться, и с тех пор медленно улучшается.
Учитывая, что наше понимание мозга и электродов, которые мы построили, довольно примитивно, наши усилия, как правило, направлены на создание простых интерфейсов, которые будут использоваться в тех областях головного мозга, которые мы понимаем лучше всего, таких как моторная кора и визуальная кора.
И с учетом того, что человеческие эксперименты действительно возможны только для людей, которые пытаются использовать ИММ для облегчения нарушений (инвалидность, отсутствие конечностей), и потому что в настоящее время спрос на рынке именно здесь - наши усилия сосредоточились до сих пор почти полностью на восстановлении утраченной функции для людей с ограниченными возможностями.
Крупнейшие отрасли ИММ будущего, которые дадут всем людям волшебные сверхспособности и преобразуют мир, сейчас находятся на стадии их зачаточного развития - и мы должны смотреть на то, над чем сейчас ведутся работы, как на набор подсказок о том, что потрясающие миры 2040 года и 2060 и 2100 могут быть похожи.
Например, посмотрите на это:
Это компьютер, построенный Аланом Тьюрингом в 1950 году под названием Pilot ACE. Поистине передовая разработка в свое время.
Теперь посмотрите на это:
Прочитав приведенные ниже примеры, я хочу, чтобы вы обдумали эту аналогию -
Pilot ACE для iPhone 7
это то же, что
Все приведенные ниже примеры ИММ для: _____
- и попытайтесь представить себе, как выглядит поле для заполнения. И мы вернемся к этому полю позже в тексте.
Во всяком случае, из всего, что я читал и обсуждал с людьми в этой области, на данный момент существуют три основные категории интерфейса «мозг-машина»:
Ранний ИМТ типа № 1: Использование моторной коры в качестве пульта дистанционного управления
Если вы забыли это, то 9000 слов назад было сказано, что моторная кора это вот этот парень:
ucNSNTDc4yMxayeRNXNlpw_m.jpg
Все области головного мозга путают нас, но моторная кора нас смущает меньше, чем почти все остальные области. И самое главное, она хорошо мэппирована, что означает, что определенные ее части управляют определенными частями тела (помните расстроенного гомункула?).
Также важно то, что это одна из основных областей мозга, которая отвечает за нашу работу. Когда человек что-то делает, моторная кора почти всегда является той, которая дергает за ниточки (по крайней мере, для физической части действия). Таким образом, человеческий мозг действительно не должен учиться использовать моторную кору в качестве дистанционного управления, потому что мозг уже использует моторную кору в качестве своего дистанционного управления.
Поднимите свою руку. Теперь положите его. Видите? Ваша рука подобна маленькому игрушечному дрону, и ваш мозг просто взял моторный пульт дистанционного управления и использовал его, чтобы приказать дрону взлететь, а затем сесть обратно.
Цель ИММ на двигательной коре состоит в том, чтобы подключиться к моторной коре, а затем, когда пульт дистанционного управления вызовет команду, услышать эту команду и затем отправить ее на какой-то аппарат, который может ответить на него, как, скажем, могла бы сделать ваша рука. Пучок нервов - посредник между вашей моторной корой и вашей рукой. ИММ является посредником между вашей моторной корой и компьютером. Просто.
Один интерфейс типа скелет (barebones) позволяет человеку, часто человеку, парализованному с шеи или кому-то с ампутированной конечностью, - перемещать курсор на экране только своими мыслями.
Он основан на 100-контактном многоэлектродном массиве, который имплантирован в моторную кору человека. Моторная кора у парализованного человека обычно работает очень хорошо - просто спинной мозг, который служил посредником между корой и телом, прекратил выполнять свою работу. Таким образом, имплантировав электродную матрицу человеку, исследователи заставляли его перемещать руку в разные стороны. Несмотря на то, что он не мог этого сделать, моторная кора нормально срабатывает так, как будто они могут.
Когда кто-то двигает рукой, их моторная кора внезапно впадает в шквал активности, но каждый нейрон обычно интересуется только одним типом движения. Таким образом, один нейрон может активироваться, когда человек перемещает свою руку вправо, но ему скучно делать это в других направлениях и он менее активен в этих случаях.
Тогда этот одиночный нейрон мог бы сказать компьютеру, когда человек хочет переместить руку вправо, а когда нет. Но это все. А вот с помощью электродной решетки 100 односекционных электродов каждый из которых слушает разные нейроны. Поэтому, когда они проводят тестирование, они попросят человека попытаться переместить руку вправо, и, возможно, 38 из 100 электродов обнаружат срабатывание нейронов. Когда человек пытается двинуть руку влево, возможно, срабатывает 41 нейрон. Пройдя через кучу разных движений, направлений и скоростей, компьютер берет данные с электродов и синтезирует их в общее понимание того, какие шаблоны срабатываний соответствуют тому, как выглядят намерения движения на оси X-Y.
Затем, когда они связывают эти данные с экраном компьютера, человек может использовать свой ум, «пытаясь» переместить курсор, чтобы действительно управлять курсором. И это работает на самом деле.
Благодаря работе компания первопроходец ИММ для моторной коры BrainGate, есть парень, играющий в видеоигру, используя только свой ум.


И если 100 нейронов могут сказать вам, куда они хотят переместить курсор, почему бы вам не сказать, когда они захотят взять кружку кофе и сделать глоток? Вот что сделала эта женщина с диагнозом квадриплегия:


Парализованная женщина летала на истребителе F-35 в симуляторе, а обезьяна недавно использовала свой ум, чтобы кататься в инвалидной коляске.
И зачем останавливаться только на руке? Пионер Бразилии в области ИММ Мигель Николелис и его команда построили целый экзоскелет, который позволил парализованному мужчине сделать первый удар на чемпионата мира.
Синий блок проприоцепции
Обеспечить такого рода «нейропротезирование» - основано исключительно на записи нейронов, но для того, чтобы эти устройства были действительно эффективными, это должна быть не улица с односторонним движением, а петля, которая включает в себя пути записи и стимуляции. Мы на самом деле не думаем об этом, но огромная часть вашей способности подбирать объект - это все входящие сенсорные данные, которые кожа и мышцы вашей руки отправляют обратно (называемые «проприоцепцией»). В одном видео, которое я увидел, женщина с онемевшими пальцами попыталась зажечь спичку, и это было почти невозможно для нее, несмотря на отсутствие других недостатков. И начало этого видео показывает физическую борьбу человека с абсолютно функциональной моторной корой, но нарушенной проприоцепцией. Так что для чего-то вроде бионической руки, чтобы действительно чувствовать ее как руку, и чтобы она действительно была полезной, она должна быть в состоянии отправлять сенсорную информацию обратно.
Стимулировать нейроны еще сложнее, чем записывать их. Как объяснил мне исследователь Флип Сабес,
Если я запишу схему деятельности, это не значит, что я могу легко воссоздать эту модель деятельности, просто воспроизведя ее. Вы можете сравнить его с планетами Солнечной системы. Вы можете наблюдать, как планеты движутся и записать их движения. Но тогда, если вы перемешаете их, а затем захотите воссоздать первоначальное движение одной из планет, вы не можете просто взять эту одну планету и вернуть ее на свою орбиту, потому что на нее будут влиять все другие планеты , Аналогично, нейроны не просто работают изолированно, поэтому существует фундаментальная необратимость. Кроме того, со всеми аксонами и дендритами трудно просто стимулировать нейроны, которые вы хотите, потому что, когда вы попытаетесь, вы простимулируете целую кучу.
Лаборатория Флипа пытается справиться с этими проблемами, помогая мозгу помочь. Оказывается, если вы вознаградите обезьяну сочным глотком апельсинового сока, когда сработает один нейрон, со временем обезьяна научится вызывать стимуляцию нейрона по требованию. Нейрон мог тогда работать как своего рода пульт дистанционного управления. Это означает, что обычные команды моторной коры головного мозга являются только одной возможностью в качестве механизма управления. Аналогично, до тех пор, пока технология ИММ не станет достаточно хорошей для идеальной стимуляции, вы можете использовать нейропластичность мозга для срезания углов. Если слишком сложно заставить кого-то коснуться чего-то бионического кончика пальца и отправить назад информацию, которая чувствует себя подобно ощущению, которое наносил им собственный кончик пальца, рука может вместо этого послать какой-то другой сигнал в мозг. Сначала это показалось бы странным для пациента, но в конечном итоге мозг может научиться воспринимать этот сигнал как новое осязание. Эта концепция называется «сенсорной заменой» и делает мозг сотрудником в усилиях ИММ.

В этих разработках есть семена других будущих революционных технологий, таких как общение «мозг-мозг».
Николелис провел эксперимент, где моторная кора одной крысы в ​​Бразилии была подключена через Интернет к моторной коре другой крысы в ​​США. Крысе в Бразилии были представлены две прозрачные коробки, каждая с рычагом, и внутри одного из ящиков будет приманка. В попытках получить приманку, крыса надавила на рычаг коробки, в котором находилось угощение. Между тем, крыса в США была в аналогичной клетке с двумя аналогичными коробками, за исключением, в отличие от крысы в ​​Бразилии, в том, что коробки были непрозрачными и не давали ей никакой информации о том, какой из его двух рычагов даст угощение, а какой нет. Единственная информация, которую имела крыса в США, - это сигналы, полученные его мозгом от моторной коры бразильской крысы. У бразильской крысы были ключевые знания - но то, как работал эксперимент, крысы получали вознаграждение только тогда, когда крыса из США нажимала правильный рычаг. Если она нажимала, неправильный, ни приманку не получал никто. Удивительно то, что со временем крысы стали лучше  работать вместе, почти как одна нервная система, хотя ни у одной из них не было представления о существовании другой крысы. Успех американской крысы при выборе правильного рычага без информации был бы 50%. Благодаря сигналам, полученным от мозга бразильской крысы, показатель успеха подскочил до 64%. (Вот видео о крысах, которые делают свое дело.)
Это даже работало, грубо, в людях. Два человека в разных зданиях работали вместе, чтобы сыграть в видеоигру. Один мог видеть игру, а другой - контролер. Используя простые наушники ЭЭГ, игрок, который мог видеть игру, не двигая рукой, подумает о том, чтобы переместить руку, чтобы нажать кнопку «стрелять» на контроллере. Поскольку устройства их мозга взаимодействовали друг с другом, игрок с контроллером будет ощущать подергивание в пальце и нажимает кнопку стрелять.
Ранний ИММ типа 2: искусственные уши и глаза
Есть несколько причин, по которым подарить слух глухим и зрение незрячим относится к числу более достижимых категорий ИММ.
Во-первых, подобно моторной коре, сенсорные коры представляют собой части мозга, которые мы склонны понимать довольно хорошо, отчасти потому, что они тоже имеют тенденцию хорошо отображаться (мэппироваться).
Во-вторых, во многих ранних приложениях нам не нужно на самом деле иметь дело с мозгом - мы можем просто иметь дело с местом, где уши и глаза соединяются с мозгом, так как часто это место и является причиной потери чувств.
И хотя штуки двигательной коры в основном касались записи нейронов для получения информации из мозга, искусственные чувства идут по-другому пути - они стимулируют нейроны для отправки информации.
Касательно слуха в последние десятилетия наблюдалось прорывное развитие кохлеарного имплантата.
Синий блок “Как работает слух”
Когда вы думаете, что слышите «звук», вот что происходит на самом деле:
То, что мы считаем звуком, является на самом деле паттернами вибраций молекул воздуха вокруг вашей головы. Когда гитарная струна или чьи-то голосовые связки или ветер или что-то еще производит звук, это происходит потому, что он вибрирует, что подталкивает близкие молекулы воздуха к подобной вибрации, и эта картина распространяется по сфере, подобно тому, как расходятся круги по поверхности воды.
Ваше ухо - это машина, которая преобразует эти воздушные вибрации в электрические импульсы. Всякий раз, когда воздух (или вода или любая другая среда, молекулы которой могут вибрировать) проникает в ухо, ваше ухо точно переводит эту вибрацию в электрический код, который оно посылает в нервные окончания, которые его касаются. Это приводит к тому, что эти нервы создают потенциалы действия, которые отправляют код в вашу слуховую кору для обработки. Ваш мозг получает информацию, и мы называем опыт получения определенного типа информации «слушанием».
Большинство людей, которые являются глухими или слабослышащими, не имеют проблемы с нервами или проблемы со слуховой корой - у них обычно возникает проблема с ухом. Их мозг и так же готов превращать электрические импульсы в слух - просто их слуховая кора не получает никаких электрических импульсов, потому что машина, которая преобразует воздушные вибрации в эти импульсы, не выполняет свою работу.
Ухо имеет много частей, но именно улитка (cochlea), в частности, делает ключевое преобразование. Когда вибрации попадают в жидкость в улитке, это возбуждает вибрации в тысячах крошечных волосков, выстилающих улитку, и клетки этих волос преобразуют механическую энергию вибраций в электрические сигналы, которые затем возбуждают слуховой нерв. Вот как это все выглядит:
Улитка также сортирует входящий звук по частоте. Вот крутая диаграмма, которая показывает, почему нижние звуки обрабатываются в конце улитки, а высокие звуки обрабатываются вначале (а также почему есть минимальная и максимальная частота, воспринимаемая ухом):

Кохлеарный имплантат - это маленький компьютер, у которого есть микрофона на одном конце (который сидит на ухе) и провод, выходящий из другого конца, который соединяется с массивом электродов, которые выстилают улитку.
Звук входит в микрофон (маленький крючок на верхней части уха) и входит в коричневую штуку, которая обрабатывает звук, чтобы отфильтровать менее полезные частоты. Затем коричневая штука передает информацию через кожу через электрическую индукцию другому компоненту компьютера, который преобразует информацию в электрические импульсы и отправляет их в улитку. Электроды фильтруют импульсы по частоте точно так же, как улитка, и стимулируют слуховой нерв так же, как это делают волосы на улитке. Вот как это выглядит снаружи:
Другими словами, искусственное ухо, выполняющее ту же самую функцию, “звук - в импульс - в слуховой нерв” уха.
Посмотрите, какой слышат звуки люди с имплантатом.
Не хорошо. Почему? Поскольку для передачи звука в мозг с таким богатством, которое слышит ухо, вам понадобится 3500 электродов. У большинства кохлеарных имплантатов около 16. Недоработано.
Но мы пока в эре Pilot ACE, так что, конечно, это первое приближение.
Тем не менее, сегодняшний кохлеарный имплантат позволяет глухим людям слышать речь и разговаривать, что является новаторским шагом.
Многие родители глухих детей теперь имеют кохлеарный имплант, который вводится, когда ребенку около года. Как, например этому ребенку, чья реакция на впервые услышанные звуки такая милая.


В мире слепоты происходит аналогичная революция в виде имплантата сетчатки.
Слепота часто является результатом заболевания сетчатки. Когда это так, имплантат сетчатки может выполнять аналогичную функцию для зрения, как кохлеарный имплантат для слуха (хотя и менее прямое замещение). Он выполняет обычные обязанности глаза и передает изображения нервам в виде электрических импульсов, точно так же, как глаз.
Более сложный интерфейс, чем кохлеарный имплантат, первый имплантат сетчатки был одобрен FDA в 2011 году - имплантат Argus II, сделанный Second Sight. Имплантат сетчатки выглядит так:
И он работает следующим образом:


Имплантат сетчатки имеет 60 датчиков. В сетчатке насчитывается около миллиона нейронов. Жесть. Но видя смутные края, формы и узоры света и темноты, наверняка лучше, чем не видеть ничего. Что обнадеживает, так это то, что вам не нужно миллион датчиков, чтобы получить разумный уровень зрения, симуляция показывает, что 600-1000 электродов будет достаточно для чтения и распознавания лиц.
Ранний ИММ типа 3: Глубокая стимуляция мозга
Начиная с конца 1980-х годов, глубокое стимулирование мозга является еще одним грубым инструментом, который тоже очень меняет жизнь для многих людей.
Это также тип категории ИММ, который не связан с внешним миром: речь идет об использовании интерфейсов мозг-машина для лечения или улучшения себя путем изменения чего-то внутри.
То, что происходит здесь, - это один или два электродных провода, обычно с четырьмя отдельными электродными участками, которые вводятся в мозг, часто заканчиваясь где-то в лимбической системе. Затем маленький кардиостимулятор имплантируется в верхнюю часть грудной клетки и подключается к электродам. Как этот неприятный человек:
После этого электроды могут дать небольшой толчок, который может сделать множество важных вещей. Например:
  • Уменьшить дрожь людей с болезнью Паркинсона
  • Снизить тяжесть приступов
  • Успокоить людей с приступом ОКР
Кроме того, экспериментально (еще не одобрен FDA) удалось смягчить определенные виды хронической боли, такие как мигрень или боль в фантомной конечности, лечить тревогу или депрессию или ПТСР, или даже сочетаться с мышечной стимуляцией в другом месте в организме для восстановления и создания новых схем нервных соединений, которые были повреждены инсультом или неврологическим заболеванием.
___________

В этом состоянии находится отрасль ИММ, и это момент, когда Элон Маск входит в него. Для него, и для Neuralink, сегодняшняя индустрия ИММ - это точка А. До сих пор в этом посте мы рассказывали про прошлое. Теперь пришло время заглянуть в будущее - выяснить, что такое точка B и как мы туда доберемся.