Робот, будь человеком! Мы уже открыли перед ним свои сердце и мозг

Фестиваль науки в Москве – завершающее событие Всероссийского форума NAUKA 0+ – длится три дня, но, кажется, и за 33 нельзя увидеть, услышать и попробовать все, что представлено на сотне его площадок. Мы решили остановиться на одной, в «Экспоцентре», где прошла центральная выставка X фестиваля, и посмотреть то, что посоветуют его юные посетители. Ведь именно для них главным образом и затеян этот праздник.

Попавшиеся мне навстречу симпатичные девчушки, пятиклассницы Надя и Юля из школы №1450 Москвы, были начинены впечатлениями, как конфетами: им понравилась работающая модель поезда, они побывали внутри гигантского мыльного пузыря и пожали лапу роботу-собаке. – Какая она смешная, прямо тыкается мордой в ладошку, – с умилением вспомнила Юля.Собачка и впрямь оказалась очаровательным созданием, похожим на миниатюрного терьера. Сконструировали ее студенты МГТУ «СТАНКИН».- Она создана из деталей профессионального конструктора «Лего» и запрограммирована на хлопки, – рассказала третьекурсница Мария Липатова. – На один хлопок она идет, на два – подает лапу. Всего она реагирует на 5 хлопков максимум. Можно, конечно, и больше сделать…Но зачем? Малыши, вившиеся вокруг, казалось, были готовы часами жать ей лапу, подставлять ладошку и заливаться, глядя, как механический песик перекатывается со спины на живот. Вообще роботов самых разных форм и назначений вокруг было столько, что их смело можно было назвать одними из главных героев фестиваля.   Их предлагали собрать любому ребенку с нулевой степенью подготовки (для начала, конечно, самых простых) сразу на нескольких площадках. Рядом ребята с опытом конструкторов демонстрировали роботов посложнее. В трех огромных залах «Экспоцентра» каждый мог найти себе  электронного друга по душе, станцевать с ним и сделать селфи. Особенный восторг мальчишек вызвал… юмор, заложенный в пластиковую оболочку. Так, после очередного натиска школьников один из механических братьев наших меньших выдал: «Робот устал. Робот хочет кушать. Технический перерыв 15 минут». Словом, робот тоже человек.А человек, кажется, уже немного робот. Десятиклассник Артем Зайцев, приехавший на фестиваль из Подмосковья, больше всего заинтересовался экзоскелетом, внешним механическим каркасом, дающим человеку дополнительные возможности в передвижении. Этот проект мы нашли на стенде Юго-Западного государственного университета. На демонстрационном видео молодой человек с закрепленной на теле конструкцией успешно ходил, приседал, выполнял различные физические нагрузки. – Наша кафедра теоретической механики и мехатроники занимается этим проектом уже около года, – пояснил мне аспирант 2-го курса и по совместительству инженер-электронщик в лаборатории при кафедре Александр Жиронкин. – Пока мы измеряем количество движений  человеческого тела, чтобы понять, как программировать приводы и собирать систему управления. Тогда движения механических конечностей будут естественными и удобными для человека. Тут много сложностей –  конечности должны держать равновесие, преодолевать препятствия и перемещаться не только в горизонтальной плоскости, например, спускаться – подниматься по лестнице. Мы разработали конструкцию экспериментального образца, и предстоит выяснить, что нужно изменить, доработать. Где-то через полгода можно будет сказать что-то более конкретное.  Радует, что не только японцы озаботились проблемами пожилых и больных (например, парализованных) людей, которым экзоскелет  поможет полноценно двигаться.  Не меньшую пользу человечеству должен принести и интерфейс «мозг-компьютер», который представил один из участников «научных боев» в секторе с волшебным названием «Школа алхимии» (их посоветовала мне непременно посетить первокурсница РГСУ Вика Чмарина). Фантастика, но оказалось, что нейроинтерфейс, который способен управлять движениями парализованного человека прямо из мозга, реально разрабатывают на кафедре физиологии человека и животных биофака МГУ имени Ломоносова. Он представляет собой шапочку с датчиками, регистрирующими мозговые волны, электроэнцефалограф, записывающий их, и компьютер со специальной программой, управляющей, например, искусственной рукой или ногой. – Хочу предупредить, что это далеко от чтения мыслей, – честно признался слушателям лаборант лаборатории нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов Лев Яковлев. –  Эта технология позволяет детектировать определенные волны, которые генерирует наш мозг при намерении сделать что-либо, совершить определенное действие – поднять руку или согнуть ногу. Они могут быть считаны, распознаны, и их можно привязать к какой-нибудь компьютерной программе. Но есть проблема – на данный момент эти устройства низкоточные и медленные, поэтому и не пошли пока в массовое производство. Есть несколько способов решить эту проблему, мы выбрали внешнее воздействие на мозг – так называемый метод транскраниальной электростимуляции постоянным током. Проще говоря, мы постоянно пропускаем через  голову слабый электрический ток (разумеется, в безопасной для человека интенсивности). Мы надеемся, что эта подзарядка заставит мозг более явно и громко рассказать нам о своих намерениях, чтобы мы смогли их распознать и связать с определенной командой.Этот метод, по мнению ученых, вполне оправдан, поскольку наш мозг работает на электричестве. Любой нейрон даже в состоянии покоя имеет отрицательный заряд в 70 милливольт (потенциал покоя). Через мембрану клеток мозга постоянно протекает электрический ток за счет ионов калия и натрия. Когда нейрон активизируется, в клетке открываются специальные «люки» и внутрь попадает много натрия. В клетке возникает положительный заряд и происходит кодирование информации.- Нам интересно значение, при котором эти люки для натрия открываются, – пояснил Лев. – Разница между состоянием покоя и этим значением называется порогом, который нужно преодолеть для возбуждения клетки. Если этот порог уменьшить, клетка станет более возбудимой и будет легче реагировать на входящие сигналы. В этом и заключается влияние стимуляции на клетки нашего мозга – они попросту чуть изменяют свой потенциал покоя под действием электрического поля. Мы работали с  двумя интересными для нас областями мозга, двигательной корой и областью, связанной со зрительным вниманием, расположенной на затылке (граница третичной зрительной коры и ассоциативно теменной). Первая связана с нашими мышцами (руки, например), такие интерфейсы смогут управлять, например, искусственной конечностью. Интерфейс, присоединенный ко второй области, работает со зрительным вниманием и позволяет набирать без помощи рук различные тексты (пароли, сообщения). Мы работали с обеими зонами. «Подзаряжали»  эти области и смотрели, как изменится возбудимость.В двигательной коре это особенно удобно – все мышцы прописаны на ней, как на карте, и можно выбрать точку (кнопку), соответствующую какой-то части тела (например, большому пальцу руки), постоянно нажимать на нее с определенной силой и смотреть, как изменяется ответ. Если мышца заработала, значит, есть ответ. Если мышца сокращается сильнее, значит, ответ усилен и возбудимость увеличилась. В ходе испытаний мы увидели, что при стимуляции током мышечный ответ реально усилился. Если благодаря этому удастся увеличить скорость и точность нейроинтерфейсов хотя бы на 5-10%, это уже будет успех. Но тут надо работать комплексно, совместно с господами инженерами, математиками, программистами. И те работают тоже – устройство уже вполне компактно (ЭЭГ-шапочка беспроводная, усилитель умещается в небольшой коробочке, закрепляемой на одежде липучками, написаны компьютерные программы для планшета). Глядишь, в ближайшее десятилетие нейроинтерфейс таки поступит в продажу и сможет реально облегчить жизнь человечеству. Пойдет ли это нам на пользу? Но это уже совсем другая история…