Искусственный интеллект: перспективы и угрозы

Вселенная мозга в миниатюре

Как далеко задействование органоидов заходит в имитации развития мозга? Было установлено, что органоиды можно выращивать на протяжении девяти месяцев без рисков их гибели или утраты клеток. Выращенные органоиды могут достигать размера нескольких миллиметров в диаметре. Далее некоторые из органоидов могут существовать и развиваться в лабораторных условиях на протяжении семи лет. Несомненно, это развитие не сопоставимо с развитием настоящего мозга. Однако молекулярное строение органоидов указывает на формирование гомологов кортикального слоя нейронов, промежуточных структур, переднего мозга и так далее. Непосредственно нейроны органоидов, обладая стандартными частями (дендритами, аксонами и так далее), могут формировать синаптические связи, проявлять спонтанную скоординированную активность и даже реагировать на внешние стимулы (например, на предъявление света).

К иным фактам, указывающим на функциональную роль глии, относятся ее возможность избирательно реагировать на активацию нейронов в зависимости от нейромедиаторов или структур мозга, ее обеспечивающих; способность регулировать уровень возбуждения коры за счет ресинхронизации сетей; способность поддерживать кратковременную память за счет выработки глутамата и так далее. Нет сомнений, что и далее, изучая функции глии, мы обнаружим новые способы эффективного взаимодействия с нервной тканью.

Однако некоторые сферы применения все еще воспринимаются экспертами как призрачные. К ним относится использование ЭЭГ для «чтения мыслей», в том числе содержания сновидений или долгосрочной памяти, а также в качестве детектора лжи. Эта призрачность соотносима с тем, что на текущий момент даже для таких, казалось бы, простых задач, как декодирование эмоций или уровня стресса по ЭЭГ, не существует универсального и масштабируемого решения.

В последние годы в области искусственного интеллекта (ИИ) был совершен колоссальный прорыв. Новые изобретения позволяют воплотить в жизнь то, что еще совсем недавно казалось фантастикой. Современные компьютеры и роботы способны самообучаться, совершенствовать свою работу и даже принимать решения. И хотя сегодня действиями машины руководят написанные человеком алгоритмы, а не собственное сознание, смотреть на будущее без тревоги невозможно, а в голове рождается множество вопросов. Может ли компьютер мыслить? На что способен ИИ на данном этапе развития? Насколько велика степень автономии интеллектуальных систем? Останется ли окончательное решение за человеком?

Это позволяет слепым или глухим людям интерпретировать получаемые импульсы как зрительные или звуковые стимулы. А, например, в случае с нарушениями вестибулярного аппарата стимуляция языка на основе информации о положении головы помогает сохранять баланс. При этом улучшения наблюдаются и после использования таких устройств. Интересно, что со временем пациенты начинают отмечать, что им не нужно прилагать дополнительные ментальные усилия по преобразованию тактильных или электрических сигналов в восприятие звука или изображения — они начинают «ощущать их в своей голове».

Если говорить о расширении сенсорных ощущений, то многие возможности открываются благодаря оптогенетике. В рамках этого подхода в клетки внедряются чувствительные к свету белки — опсины. Далее клетки возможно «включать» и «выключать» через воздействие светом. Внедряя в сетчатку опсины, чувствительные к красному цвету, ученые смогли обучить обезьян различать ранее недоступные им цвета.

Несмотря на это, применение ИИ в некоторых областях вызывает неоднозначную реакцию. Это относится, в частности, к сбору персональных данных, который ставит под угрозу неприкосновенность частной жизни, к алгоритмам распознавания лиц, предназначенным для выявления агрессивного поведения или отражающим в себе расовые предрассудки, к беспилотным летательным аппаратам военного назначения, автономным боевым системам и многому другому. Использование ИИ создает целый ряд этических проблем, масштабы которых, вероятнее всего, со временем только вырастут.

Недавно исполнилось 100 лет электроэнцефалографии (ЭЭГ), одному из доминирующих подходов в области нейровизуализации. Опрос нескольких сотен экспертов по всему миру показал высокие ожидания от рутинного использования этого метода для мониторинга сна, предсказания эпилептических приступов в режиме реального времени, осуществления нейрообратной связи. В перспективе 20–40 лет ожидается, что ЭЭГ будет широко использоваться для раннего обнаружения нейродегенеративных заболеваний, персонализации лечения ментальных расстройств и для повседневного использования наряду со смарт-часами и иными устройствами.

Шестое чувство и шестой палец

Более гротескным примером сенсорной аугментации, открывающей доступ к новым ощущениям, является имплантация небольших, но очень мощных неодимовых магнитов в кончики пальцев. Эти магниты, оказываясь под воздействием электромагнитных полей, позволяют «чувствовать» их, вовлекая в это сенсорные нервы пальцев. Люди, использующие такие магниты, утверждают, что ощущение магнитных полей напоминает им прикосновение к невидимому пузырю. Несомненно, сами ощущения все еще носят привычные нам тактильные свойства, но при этом возникают в ответ на стимулы, к которым в естественных условиях мы невосприимчивы.

Кроме того, органоиды умеют выполнять сложные целенаправленные задачи: например, 800 тысяч искусственно выращенных нейронов за пять минут научились играть в аналог компьютерного пинг-понга. Обучение обеспечивалось электрической обратной связью от искусственной внешней среды.

Пока ИИ еще не совершил столь же громких открытий в нейронауке. Но потенциал к этому подтверждает свежее исследование, продемонстрировавшее, что модель GPT-4 способна предсказывать результаты сложных поведенческих экспериментов наравне с экспертами-людьми. Соответственно, ИИ сможет не только формировать гипотезы для тестирований, но и оптимизировать планирование исследований.

Несмотря на то что органоиды пока являются редукционистской и во многом очень нестабильной моделью головного мозга, их уже используют для моделирования заболеваний. Так, выращивая органоид из клеток больных людей, возможно не только выявлять механизмы развития заболевания на ранних стадиях, но и определять терапевтические мишени и способы лечения. Яркий пример подобного рода исследований — это моделирование реакции мозга на вирус Зика, эпидемия которого наблюдалась в Южной и Центральной Америке в 2015 году. Заражение вирусом Зика органоидов показало нарушения в нейроэпителии, которые могут приводить к апоптозу клеток и формированию микроцефалии — уменьшения объема мозга. Это объясняет симптоматику, наблюдающуюся в случаях передачи вируса от матери к плоду.

«Каково быть летучей мышью?» — так философ Томас Нагель озаглавил свою известную статью, без упоминания которой редко обходятся дискуссии о философии сознания. Несмотря на непостижимость внутреннего мира разных видов (да и разных носителей сознания), нейротехнологии открывают возможности для его аппроксимации. В частности, современные методы нейростимуляции используются для очувствления протезов, восстановления утраченных функций (например, зрения или слуха) и так далее.

Касаясь различных аспектов развития нейротехнологий, невозможно игнорировать роль искусственного интеллекта. За последние 10 лет применение глубокого и машинного обучения к данным нейровизуализации возросло. Очевидны задачи, в которых это использование востребовано: это и коррекция артефактов в данных, и автоматическая диагностика, и классификация различных ментальных состояний, и совмещение нескольких модальностей (например, предсказание фМРТ по ЭЭГ). Не менее очевидны и существующие ограничения — проблемы с интерпретируемостью получаемых моделей, нестационарность и вариабельность регистрируемых сигналов, недостаточный объем данных для обучения и так далее.

Мы стоим на пороге четвертой промышленной революции. Однако человечество ждет и культурная революция: вне всякого сомнения, ИИ изменит привычный нам образ жизни, хотя и сложно предугадать, как именно. Неудивительно, что он завораживает нас и пугает одновременно.

Нейроученые неутомимы в своем творчестве и решили проверить, сможет ли мозг «принять» лишнюю часть тела, которая функционирует независимо от других конечностей. «Шалость удалась»: исследователи прикрепили участникам шестой роботизированный палец. Благодаря ему улучшается хваткость и грузоподъемность руки. Контроль роботизированного пальца осуществляется за счет активности тех мышц предплечья, которые не вовлечены в движение других частей тела. Также устройство роботизированного пальца обеспечивает и тактильную чувствительность. Участники исследования не испытывали сложностей с адаптацией искусственного пальца и воспринимали его как часть своего тела. Немаловажно, что использование шестого пальца отражается и на нейрональной карте тела, оцениваемой с помощью фМРТ.