Читаємо думки

Джек Геллент сідає на краєчок стільця у своїй лабораторії в Каліфорнійському університеті в Берклі, не відриваючи погляду від екрана комп’ютера, який намагається розшифрувати чиїсь думки.

На лівій стороні екрану йдуть відеоролики, які Геллент крутив учаснику дослідження при скануванні мозку. На правій – комп’ютерна програма за результатами сканування вгадує, що дивилась людина.

Читаємо думки

В уривку з фільму «Війна наречених» з’являється обличчя Енн Хетеуей, яка веде гарячу суперечку з Кейт Хадсон. Алгоритм впевнено видає слова «жінка» і «говорити» крупним шрифтом. Починається інше відео: підводний світ з документального фільму про дику природу. Програма старається з усіх сил і в кінцевому підсумку пропонує слова «кит» і «плавати» невеликим, невпевненим шрифтом. «Це ламантини, але вона про них не знає», – Геллент говорить про програму так, ніби мова йде про норовисту студентку. Вони навчили програму, пояснює він, демонструючи їй приклади мозкової діяльності, викликаної рядом зображень та відеокліпів. ПО стикалося з великими водними ссавцями, але ще не бачило ламантинів.

За допомогою подібних методів вчені всього світу намагаються декодувати результати сканування мозку і зрозуміти, щó люди бачать, чують і сприймають на дотик, щó пам’ятають і навіть про що марять. ЗМІ припустили, що незабаром читання думок перестане бути фантастикою і докорінно змінить наше життя.

Лондонський щотижневик the economist попередив читачів, що прийшла пора «боятися», і допустив появу в майбутньому свого роду телепатії, коли шляхом сканування в мозок вкладатимуться потрібні комусь думки.

Хоча деякі фірми дійсно прагнуть досягнути успіхів у декодуванні роботи мозку в різних цілях (наприклад, заради дослідження ринку або фіксації брехні), вчених більше цікавить те, що цей процес дозволяє дізнатися про сам мозок.

Група Геллента та інші дослідники намагаються з’ясувати, що лежить в основі різних закономірностей роботи мозку, і виявити коди і алгоритми, за допомогою яких мозок розпізнає навколишній світ. Тим самим вчені прагнуть пізнати основні принципи організації мозку, як він кодує спогади, поведінку і емоції.

Комп’ютер натаскується на певні закономірності активації областей мозку при вигляді того чи іншого об’єкта. Але побачивши, скажімо, взуття ми думаємо не тільки про те, що це взуття, але і про те, якого воно кольору, подобається воно чи ні, які спогади та асоціації з ним пов’язані тощо. Все це сильно ускладнює життя алгоритмам.

Читаємо думки
Зображення з журналу Nature

Інтерес до декодування мозку виник близько десяти років тому, коли нейрофізіологи зрозуміли, що функціональна магнітно –резонансна томографія (фМРТ) дає багато інформації, яка залишається незатребуваною. Метод дозволяє виміряти мозкову діяльність шляхом виявлення областей, які в той чи інший момент активно насичуються оксигенованою кров’ю.

У цілях аналізу мозок ділиться на «кубики» – воксели (тривимірний аналог пікселів). Дослідники бачать, які воксели найсильніше реагують на подразники – наприклад, на зображення особи. Відкидаючи не надто активні воксели, вчені визначають, які області мозку відповідають за обробку візуальної інформації про особу.

У свою чергу, методи декодування потребують набагато більше інформації: їх цікавлять не тільки сильні, але і слабкі відповіді, що дозволяє виявити більш тонкі закономірності (патерни) діяльності мозку.

Перші дослідження такого роду довели, наприклад, що об’єкти спостереження кодуються не тільки однією невеликою і дуже активною областю, але набагато більш розподіленим масивом. Отримані дані вводяться в «класифікатор патернів» – комп’ютерний алгоритм, який розпізнає закономірності, пов’язані з певним зображенням або концепцією. Після того як програма надивилася на патерни, вона може вгадувати, що людина бачить і про що думає. Це вже не просто зображення мозку, на яких всього лише підсвічені активні області.

Раніше дослідження обмежувалися локалізацією тих чи інших процесів у мозку, а тепер з’явилася можливість тестувати гіпотези про природу психологічних процесів, тобто ставити запитання, наприклад, про силу і розподіл пам’яті, про те, як людський мозок виконує ті чи інші завдання.

Вже на ранньому етапі Джим Хексбі з Дартмутського коледжу (США) та інші змогли показати, що можна отримати достатньо інформації для вгадування того, на що дивиться людина, – на ножиці, пляшку або взуття. Незабаром після цього дві інші групи незалежно підтвердили основоположні принципи організації людського мозку.
В результаті проведених досліджень з електродами, імплантованими в мозок мавп і кішок, було відомо, що багато областей обробки візуальної інформації сильно реагують на орієнтацію країв предметів, об’єднуючи їх для створення картини світу.

У головному мозку людини регіони, що відповідають за краї, занадто малі, щоб їх можна було розглянути за допомогою традиційних МРТ-технологій. Але, застосовуючи методи декодування даних МРТ, Джон-Ділан Хейнс і Герейнт Рис з Університетського коледжу Лондона (Великобританія), а також Юкіясу Камітані з atrcomputational neuroscience laboratories (Японія) і Френк Тонг з Університету Вандербільта(США) у 2005 році показали, що зображення країв викликали виникнення вельмиспецифічних патернів і у людей теж.

Дослідники демонстрували добровольцям лінії, протягнуті в різному напрямку, і воксельна мозаїка дозволила визначити, куди дивиться людина. У 2008 році на зміну краям прийшли складні картини: група Геллента розробила декодер, який визначав, яку з 120 фотографій людина розглядає в даний момент. Це завдання є куди більш складним, ніж вгадування загальної категорії, до якої належить зображення, або дешифрування ліній.

Наступним кроком став декодер, який продукує примітивні фільми про те, що бачить випробуваний. Починаючи приблизно з 2006 року дослідники розробляють декодери для різних завдань: для візуальних образів, що виникають, коли люди уявляють ту чи іншу сцену; для робочої пам’яті, коли люди утримують в пам’яті якусь фігуру чи факт; для вивчення намірів, коли людина приймаєте рішення додати або відняти.

Останнє – найскладніше, бо картинки, наприклад, можна згрупувати за кольором і змістом, а правила, яким підкоряються наміри, встановити не так-то й просто, пояснює пан Хейнсякий, працює нині в Центрі обчислювальної неврології ім. Бернштейна в Берліні (ФРН). У лабораторії Геллента є попередні дані про те, наскільки це важко.

На прикладі комп’ютерної гри counter-strike дослідники спробували вгадати, піде гравець вліво або вправо, буде переслідувати ворога або стрілятиме. Наміри щодо пересування більш-менш вдалося розшифрувати, але все інше в даних МРТ захлиснули емоційні сигнали, які були особливо сильні, коли гравець стріляв і коли його персонажа вбивали.

Ті ж труднощі очікують дослідників сновидінь. Камітані і його колеги укладали людини спати в сканері, а потім періодично будили і вимагали розповісти, що снилося. Спочатку вчені намагалися реконструювати візуальну інформацію, але здалися і перейшли на словесні категорії. Програма з 60-відсотковою точністю вгадувала, коли марилися автомобілі, текст, чоловіки і жінки.
Проблема насамперед у суб’єктивному характері сновидінь, підкреслює пан Камітані. Коли мені здається, що я щось бачу, можуть бути задіяні не тільки зорові центри, але і багато інших, тому побудувати воксельну модель неймовірно важко.

Декодування ґрунтується на тому факті, що можна встановити кореляціюміж активністю мозку і зовнішнім світом. Простих ідентифікацій цих кореляцій достатньо, якщо ви хочете всього лише за допомогою сигналів мозку командувати механічною рукою. Але Геллент та інші йдуть далі: їх цікавить, як мозок організовує і зберігає інформацію. Без цього неможливо «зламати» найскладніші його коди.

Ситуація ускладнюється тим, що кожна область мозку збирає інформацію з інших мереж і не тільки об’єднує її, а й, можливо, змінює спосіб її вираження. Мозок не інженерний проект, він використовує принципи, які зовсім не обов’язково зрозумілі людському розуму і математичними моделями.

«Ми не проектуємо мозок: він даний нам, – говорить пан Геллент. – У нас немає ніяких математичних засобів моделювання такого роду систем». Навіть за наявності великого обсягу даних про роботу тієї чи іншої області мозку немає готового набору рівнянь, що описують ці дані, їх відносини і те, як вони змінюються з часом.

Ніколаус Крігескорте з Кембриджу вважає, що складно зрозуміти вже те, як кодується візуальна інформація, хоча саме зорова система – найзрозуміліша частина мозку. «Зір – одне з найважчих завдань штучного інтелекту, хоча спочатку ми думали, що впоратися з ним набагато легше, ніж навчити комп’ютер грати в шахи чи доводити теореми», – зазначає вчений.

Загалом, створення моделі декодування, яку можна було б докласти до всього мозку, а тим більше до мозку, мінливого в часі, – дуже складна проблема. Як правило, нинішні декодери будуються на роботі індивідуального мозку і на спостереженнях за відносно простими видами діяльності – наприклад, на бінарному виборі (картинка «А» або картинка «Б»).

Кілька груп намагаються створити такий декодер, який підійшов би до будь-якого мозку. За визнанням пана Хексбі, поки виходить не дуже добре: все ж-таки мозок у нас різний. Якщо стандартизація виявиться неможливою, доведеться забути про більшість вищезазначених додатків щодо «читання думок» (тим більше щодо думок несвідомих, прихованих від самого суб’єкта).

Пан Хейнс розповідає, що одного разу з ним зв’язалися з компанії daimler і запитали, чи можна навчитися розпізнавати уподобання автолюбителів. В принципі це можливо, однак зараз по скануванню мозку не можна визначити, який з 30 запропонованих товарів вибере людина і чому.

Так що нехай маркетологи поки дотримуються традиційних методів, говорить учений, у них це непогано виходить. Цікавляться декодуванням мозку і фірми, які хотіли б запропонувати правосуддю більш досконалий детектор брехні. Хенк Грилі зі Стенфордського університету (США) написав в «Оксфордському довіднику з Нейроетики» (2011), що можна було б не тільки викривати злочинців і лжесвідків, але і перевіряти достовірність спогадів, а також виявляти упередження у присяжних засідателів і суддів.

Деякі фахівці з етики переконані, що думки і бажання людини повинні залишатися її особистою справою, але Юліан Савулеску з Оксфордського університету (Великобританія) не бачить причин для страху, якщо методи декодування будуть використовуватися належним чином. Він вважає, що аналіз «думок» нічим не відрізняється від аналізу сказаного, яким займаються слідчі і судді.
Погодитися з його точкою зору, однак, важко, бо ми, кажучи по совісті, не дуже-то знаємо свої думки і що таке думка взагалі.

Пан Хейнс якось провів дослідження, в якому добровольці здійснювали один тур по віртуальним домівках, а потім, вже під наглядом сканера, – інший. Попередні результати показали, що дані МРТ дозволяють визначити, в яких будинках учасники вже побували.

Мається на увазі, що така техніка підкаже, чи був підозрюваний на місці злочину. Але застосовувати її в цілях правосуддя проблематично. А якщо людина там була, але забула? Або відвідала те місце за тиждень до злочину? Нарешті, сканер можна просто обдурити, старанно думаючи про щось інше.

Вчені сумніваються в тому, що декодування буде широко використовуватися. По-перше, для цього потрібно 15-тонне обладнання вартістю $ 3 млн. По-друге, людина повинна погодитися лежати нерухомо і активно думати потайні думи. І навіть у цьому випадку висока ймовірність помилки. За визнанням фахівців, психологи вже зараз мають більш надійні і дешеві способи «читання думок».

Підготовлено за матеріалами nature news

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

*