Мозъчно-компютърните интерфейси – устройства, които свързват мозъка ни директно с компютри – вече не са научна фантастика. Днес, мозъчните импланти позволяват на хората да се движат, говорят и взаимодействат с машини, използвайки само мислите си worksinprogress.co. Въпреки че нито един BCI все още няма одобрение от FDA за обща употреба, експертите прогнозират, че първият може да се появи в следващите пет години worksinprogress.co. Междувременно, BCI вече помагат на парализирани пациенти да контролират компютри, да управляват протезни крайници и дори да възстановят способността си да говорят или ходят. Този подробен доклад ще обясни какво представляват BCI, как работят, откъде произлизат, какво могат да правят днес и как могат да променят бъдещето ни – за добро или лошо.
Какво представляват BCI и как работят?
Един мозъчно-компютърен интерфейс (BCI) – наричан още мозъчно-машинен интерфейс – е система, която позволява на човек да управлява външно устройство, използвайки мозъчни сигнали gao.gov. По същество, BCI превежда електрическата активност на невроните (мозъчните клетки) в команди, които могат да управляват компютри, роботи, протези или други машини worksinprogress.co. Това осигурява директен комуникационен път между мозъка и устройството, заобикаляйки обичайните маршрути на нервите и мускулите в тялото.
Как мозъкът изпраща команди към машина? Повечето BCI следват подобен процес. Първо, системата записва мозъчната активност. Това може да се направи с имплантирани електроди, които улавят сигнали директно от невроните, или с неинвазивни сензори (като EEG шапка), които засичат електрическата или кръвотоковата активност на мозъка извън черепа gao.gov. След това суровите сигнали се декодират от компютърни алгоритми – често с помощта на машинно обучение – за да се интерпретира намерението на потребителя. Накрая, декодираното намерение се превежда в действие, като например движение на курсор, избор на буква или управление на роботизиран крайник. Обикновено потребителят и BCI преминават през съвместно обучение: човекът се учи да генерира мозъчни сигнали по последователен начин (например, да си представя движение на ръката, за да сигнализира „клик“), докато системата за машинно обучение се адаптира да разпознава тези специфични невронни модели gao.gov. С течение на времето това съвместно обучение прави взаимодействието между мозъка и устройството по-бързо и по-точно, като на практика създава ново умение за потребителя.
Инвазивни срещу неинвазивни BCI: BCI се делят на два основни типа – имплантирани и външни. Имплантираните BCI изискват хирургическо поставяне на електроди върху или вътре в мозъка. Тъй като улавят сигналите директно от невроните с минимални смущения, имплантите могат да осигурят високорезолюционен контрол, което е от решаващо значение за сложни задачи като прецизно движение на роботизирана ръка gao.gov. Въпреки това, мозъчната хирургия носи рискове като инфекция или увреждане на тъканите, а напълно имплантираните системи все още са експериментални. Неинвазивните BCI, от друга страна, използват външни сензори (обикновено електроенцефалографски (EEG) електроди върху скалпа или по-нови методи като функционална близка инфрачервена спектроскопия (fNIRS)), за да измерват мозъчната активност без операция gao.gov. Неинвазивните устройства са по-безопасни и по-лесни за използване (можете да сложите слушалка като шапка), но сигналите са по-слаби и по-шумни след преминаване през черепа. Това означава, че неинвазивните BCI обикновено предлагат по-бавен и по-малко прецизен контрол – подходящи са за прости приложения като избиране на букви или игра на базови игри, но все още не са достатъчно фино настроени за неща като точно движение на протези или високоскоростна комуникация. Изследователите активно подобряват и двата типа: имплантираните BCI стават по-малко инвазивни и безжични, докато неинвазивните BCI стават по-чувствителни и по-преносими (например безжични EEG слушалки за използване с телефони) gao.gov.
Накратко, BCI чете мислите ви в ограничен смисъл – открива определени модели на мозъчна активност, които сте се научили да произвеждате по команда – и превръща тези мисли в реални действия във външния свят. Тази технология предлага нов канал за контрол и комуникация за хора, чиито тела не могат да изпълнят командите на ума им, и дори отваря вратата към усъвършенстване на човешките способности в бъдеще.
Кратка история на BCI технологиите
Мечтата за свързване на мозъци с машини съществува от десетилетия, но едва наскоро BCI технологиите напреднаха от лабораторни експерименти до изпитания в реалния живот. Учените започват да изучават електрическите сигнали на мозъка в началото на 20-ти век – през 1924 г. германският изследовател Ханс Бергер записва първата човешка електроенцефалограма (ЕЕГ), улавяйки слабите електрически ритми на мозъка извън черепа worksinprogress.co. До 60-те години изследователите осъзнават, че тези сигнали могат да бъдат използвани за предаване на информация. В известна демонстрация през 1964 г. невроученият Хосе Делгадо дори използва радиоуправляем имплант, за да спре атакуващ бик, като изпраща електрически импулси към мозъка му – драматично доказателство, че стимулирането на мозъка може да влияе на поведението worksinprogress.co. По същото време други показват, че четенето на мозъчни сигнали може да разкрие намерения: в един експеримент само мисълта за натискане на бутон (без реално движение) предизвиква измерими промени в ЕЕГ, които могат да задействат слайд проекторworksinprogress.co.
Терминът „мозъчно-компютърен интерфейс“ е въведен през 1973 г. от компютърния учен Жак Видал worksinprogress.co. Видал се пита дали мозъчните сигнали могат да бъдат използвани за управление на външни устройства – дори спекулира за мисловно управление на протези или „космически кораби“. През 70-те години той доказва, че мозъчните вълни, записани с ЕЕГ, позволяват на потребителите да движат курсор през лабиринт на екран само с мисъл worksinprogress.co. Тези ранни BCI са били много елементарни (и ограничени от шумовете на скалповата ЕЕГ), но показват, че концепцията е валидна.
Истинският напредък се ускорява, когато учените започват да записват директно от повърхността или вътрешността на мозъка. До края на 90-те години първият имплантиран BCI при човек е постигнат от невролога Филип Кенеди, който вгражда жичен електрод в мозъка на мъж със заключен синдром. Имплантът улавя сигнали от моторната кора на пациента (областта, контролираща движението), което му позволява – с големи усилия – бавно да движи курсор на компютър и да изписва букви worksinprogress.co. В началото на 2000-те академични екипи, ръководени от изследователи като Джон Донохю и Мигел Николелис, демонстрират, че маймуни могат да управляват роботизирани ръце или компютърни курсори чрез мозъчни импланти, проправяйки пътя за изпитания при хораworksinprogress.co.
Основен етап беше постигнат през 2004 с първото клинично изпитване на имплантиран BCI при хора, известно като изпитването BrainGate worksinprogress.co. В един широко разгласен случай, 25-годишен квадриплегичен мъж получи малък Utah array (чип 4×4 мм с 100 електрода), имплантиран в моторната му кора. С него той успя да движи курсор на екран и дори да играе простата видеоигра Pong само с мислите си – „мозъчен чип чете мислите на мъж“, гласеше едно заглавие на BBC по това време worksinprogress.co. Няколко години по-късно, през 2012 г., изследователи от BrainGate позволиха на 58-годишна парализирана жена, Кати Хътчинсън, да управлява роботизирана ръка с ума си. В знакова демонстрация тя използва управляваната с мисъл роботизирана ръка, за да вземе бутилка и да отпие кафе през сламка – първият път, когато е успяла да хване предмет след инсулта си преди 15 години theguardian.com. Лекарите приветстваха постижението като първата демонстрация на имплант, който директно декодира мозъчните сигнали на пациент, за да управлява роботизиран крайник theguardian.com. Това беше зашеметяващо доказателство, че умствените команди могат да заместят физическото движение.
През 2010-те години изследванията върху BCI напредваха бързо. Академични екипи увеличиха броя на електродите (за по-висока разделителна способност на сигнала) и подобриха алгоритмите за декодиране. Потребители с парализа постигнаха все по-сложен контрол: движиха курсори, за да пишат съобщения, управляваха роботизирани крайници, за да се ръкуват или хранят сами, дори възвръщаха усещане за допир чрез BCI, които стимулират мозъка. Например, през 2016 г. доброволец с протезна ръка, управлявана от BCI, можеше да усеща, когато пръстите на протезата докосват нещо, благодарение на електроди, които подават сензорни сигнали в сензорната кора на мозъка му theguardian.com. До 2017 г. други групи въведоха безжични BCI, елиминирайки обемистите кабели и букси, които по-ранните системи изискваха. Въпреки това, тези постижения се случваха предимно в изследователски лаборатории с малък брой доброволци пациенти.
През последните няколко години обаче достигнахме преломен момент. Инвестициите в невротехнологии рязко нараснаха, а стартъпи се обединиха с академични лаборатории. В резултат на това областта стана свидетел на поредица от пробиви и първите стъпки към комерсиални BCI. Всъщност, от първия опит през 2004 г. насам, няколко десетки души по света са получили експериментални мозъчно-компютърни интерфейси (почти всички с тежка парализа или нарушения в комуникацията) worksinprogress.co. Уроците от тези пионери, комбинирани със съвременните изчислителни технологии и изкуствен интелект, доведоха BCI до прага на реалната употреба. „Това е доста голям скок спрямо предишните резултати. Намираме се на ръба на промяната“, каза проф. Ник Рамзи, невроучен, през 2023 г. theguardian.com, коментирайки бързия напредък. Следващите раздели ще разгледат за какво се използват BCI днес, кой движи иновациите, последните пробиви към 2024–2025 г. и какво може да донесе бъдещето.Текущи приложения на BCI технологиите
BCI започват като медицински изследвания за подпомагане на хора с парализа – и наистина медицинските и асистивни приложения остават основната им употреба. Но с развитието на технологията виждаме разширяване на BCI и в други области – от комуникация до забавление и национална отбрана. Ето някои от ключовите сфери, в които BCI оказват влияние:
Медицина и възстановяване на движения
Медицинските приложения на BCI са насочени към възстановяване на загубени функции при хора с травми или неврологични заболявания. Основно приложение е даването на контрол на парализирани пациенти върху асистивни устройства. Това включва използване на BCI за управление на инвалидни колички, курсори на компютър или роботизирани протези. Например, в клинични изпитвания пациенти с високи гръбначни травми (които не могат да движат ръцете или краката си) са използвали имплантирани BCI, за да контролират роботизирани ръце с достатъчна координация, за да се хранят сами или да хващат предмети theguardian.com. Други са управлявали моторизирани инвалидни колички или екзоскелетни костюми само с мозъчни сигнали. Тези системи могат драматично да подобрят независимостта на хора, които иначе изцяло разчитат на грижи от други.
Може би най-драматичният скорошен пример е използването на BCI за възстановяване на способността за ходене при хора с парализа. През май 2023 г. изследователи в Швейцария обявиха, че 40-годишен мъж, който е бил парализиран в продължение на 12 години, може отново да ходи благодарение на безжичен мозъчно-гръбначен интерфейс cbsnews.com. Екипът имплантира електроди в двигателните зони на мозъка му и в гръбначния мозък под мястото на увреждането. Системата декодира намерението му за движение и превежда тези мисли в стимулация на гръбначните нерви, като ефективно преодолява увредената част на гръбначния мозък. Поразително е, че мъжът вече може да стои прав, да ходи и дори да се изкачва по стълби с помощта на тази система, която остава стабилна повече от година cbsnews.com. „Уловихме мислите… и преведохме тези мисли в стимулация на гръбначния мозък, за да възстановим волевото движение“, обяснява невроученият Грегуар Куртин, който ръководи работата cbsnews.com. Дори когато BCI е изключен, пациентът запазва част от възстановеното движение, което подсказва, че интерфейсът е помогнал за повторно обучение на нервната му система cbsnews.com. Този пробив дава надежда, че BCI, комбинирани със стимулация, един ден могат да помогнат на много парализирани хора да възвърнат подвижността си.
Отвъд парализата, BCI се изследват и за други медицински терапии. Изследователите тестват „затворени“ мозъчни импланти, които наблюдават мозъчната активност и доставят електрическа стимулация за лечение на състояния като епилепсия, депресия или хронична болка. Например, експериментални устройства, базирани на BCI, могат да открият предстояща епилептична криза от мозъчните сигнали и след това да задействат стимулация, за да я прекъснат. В един случай пациент с депресия получава персонализиран мозъчен имплант, който разпознава неврални модели, свързани с депресивни симптоми, и стимулира друга мозъчна област, за да облекчи тези симптоми – нещо като интелигентен неврален пейсмейкър. Това са ранни изпитвания, но те загатват за бъдеще, в което BCI могат да лекуват неврологични и психиатрични разстройства чрез модулиране на мозъчните вериги в реално време.
Струва си да се отбележи, че някои невропротези, които вече се използват широко в медицината, могат да се разглеждат като базови BCI. Например кохлеарните импланти (които превръщат звука в електрически сигнали, изпращани към слуховия нерв) са дали на над 700 000 души способността да чуват – по същество компютър, който се свързва с нервната система. Дълбоките мозъчни стимулатори за болестта на Паркинсон (електроди, имплантирани за подаване на импулси, които подобряват двигателната функция) са друга утвърдена невротехнология. Разликата е, че тези устройства не декодират сложни мозъчни сигнали и не включват волеви контрол; те предоставят предварително зададен вход. Новите BCI отиват по-далеч, като разчитат намеренията на човека и ги подават към външни устройства или дори обратно в мозъка.
Комуникация за заключените в тялото
Едно от най-променящите живота приложения на BCI е възстановяването на комуникацията за хора, които не могат да говорят или пишат. Състояния като мозъчен инсулт в областта на мозъчния ствол или амиотрофична латерална склероза (ALS) могат да оставят хората „заключени“ – напълно съзнателни, но неспособни да се движат или говорят. Традиционно такива пациенти могат да комуникират чрез компютърни системи за проследяване на очите или други трудоемки методи (като фокусиране върху букви на екрана една по една). BCI предлагат много по-бърз и естествен канал за комуникация, като директно се свързват с областите на мозъка, отговорни за речта или езика.
Последните пробиви в тази област са наистина забележителни. През 2023 г. два отделни екипа демонстрираха BCI, които могат да декодират опитите за говор в реално време и да ги превръщат в текст или чуваеми думи. В един от случаите жена, която е била напълно парализирана и безмълвна в продължение на 18 години (поради инсулт), е получила имплантиран BCI върху моторната кора на мозъка, отговаряща за речта. Системата декодира невронните сигнали, които тя генерира при въобразяване на говорене, и ги преобразува в синтезиран глас и дигитален аватар на екрана. Това ѝ позволи да комуникира почти 4 пъти по-бързо от предишните най-добри опити, достигайки около 78 думи в минута (за сравнение, нормалната разговорна реч е 100–150 думи в минута) theguardian.com. Аватарът дори отразяваше основни лицеви изражения, докато нейната възнамерявана реч се изговаряше на глас. „Нашата цел е да възстановим пълноценно, въплътено общуване… Тези постижения ни доближават много повече до това да направим решението реалност за пациентите“, каза проф. Едуард Чанг, който ръководи екипа на UCSF зад постижението theguardian.com. Въпреки че системата допускаше грешки и имаше известно забавяне, това беше първият случай на човек с практически никакъв мускулен контрол, който „говори“ почти в реално време чрез аватар, управляван от мозъка theguardian.com. Независим експерт определи резултата като „доста голям скок… повратна точка“ за BCI технологиите по пътя към практическата им полезност theguardian.com.
Друг екип (в Станфорд/UC Davis) работи с 47-годишен пациент с АЛС, използвайки четири миниатюрни импланта в моторната зона на речта, за да декодира опитите му да говори. През 2024 г. те съобщиха, че този BCI „речев протез“ е позволил на мъжа да разговаря със семейството си чрез гласов синтезатор, който звучал като неговия собствен глас (базиран на записи отпреди да загуби речта си) worksinprogress.co. В трогателен момент системата му позволила да каже на малката си дъщеря „Търся гепард“, когато тя се прибрала у дома, облечена в костюм на гепард – фраза, която устройството декодирало от неговата неврална активност и произнесло с неговия стар глас worksinprogress.co. Учудващо, само след две тренировъчни сесии, BCI превеждал мозъчните му сигнали в текст с 97% точност (използвайки речник от 125 000 думи) worksinprogress.co. Изследователите използвали специален езиков модел (подобен на тези зад автокорекцията на телефоните), за да помогнат при предсказването на желаните думи от невралните модели. Пациентът можел да потвърждава или отхвърля декодираните изречения чрез леки движения на очите или мозъчно-контролирани движения на курсора, което позволявало на системата бързо да се подобрява. Според екипа, след известна обратна връзка устройството изкарвало перфектни изречения 99% от времето, ниво на изпълнение, немислимо само преди няколко години worksinprogress.co. Този възстановен глас, дори и синтетичен, има огромно емоционално значение: това бил първият път, когато дъщеря му някога го чула да „говори“ в живота си.
Освен речта, мозъчните компютърни интерфейси (BCI) позволяват и текстова комуникация чрез управление на клавиатури или интерфейси за изписване. Още през 2011 г. хора с парализа използваха BCI, за да движат курсор и да въвеждат приблизително 5–10 правилни знака в минута. Но и тук напредъкът се ускори. През 2021 г. проект, ръководен от Станфорд, постави световен рекорд, като позволи на парализиран мъж да „пише“ със скорост 90 знака в минута (около 18 думи в минута) само като си представя, че пише на ръка spectrum.ieee.org. Мъжът мислено изписваше буквите, а алгоритъмът на импланта декодираше различните невронни модели на активност за всяка буква, като ефективно „прочиташе“ въображаемите му движения с писалка spectrum.ieee.org. Това беше повече от два пъти по-бързо от предишния рекорд за скорост на писане с BCI (40 знака в минута) spectrum.ieee.org, и най-бързият такъв BCI до момента. Биомедицински инженер, който не е участвал, се възхити, че това е „поне наполовина до скоростта на писане на здрав човек“ и с право беше публикувано в Nature spectrum.ieee.org. Взети заедно, тези постижения в BCI-комуникацията показват, че истински речеви протези за хора, загубили способността да говорят, са на хоризонта. В следващите години пациенти в заключено състояние може да разговарят със семейството си само като си помислят думите, а имплантът ги декодира и произнася – дълбоко възстановяване на връзката.
Важно е да се отбележи, че настоящите системи все още имат ограничения (например изискват обемисти външни процесори, понякога грешно разпознават думи или изискват известен надзор), но посоката е ясна. BCI се придвижват от трудоемко изписване буква по буква към по-естествена комуникация, близка до разговорна скорост. Това ще промени живота на пациенти с болести като ALS и дори има последици за по-широка употреба – може да си представим бъдещи технологии, които позволяват безшумна реч за всеки (например „умствени текстови съобщения“ директно от мозъка). Технологични гиганти като Meta (Facebook) всъщност са изследвали неинвазивни слушалки, които могат да четат невронни сигнали за основни думи (макар че засега са се пренасочили към други интерфейси). За широката публика тези медицински пробиви са поглед към това как BCI в крайна сметка могат да позволят безпроблемна комуникация в нови форми.
Забавление, гейминг и ежедневни потребители
Извън медицината, развлеченията и потребителските технологии се очертават като поле за изява на BCI – особено на неинвазивните. Компании и изследователски лаборатории са разработили BCI слушалки, които ви позволяват да играете видеоигри или да управлявате софтуер чрез мисловни команди, добавяйки ново измерение към интерактивността. Например, някои експериментални игри позволяват на играча да движи обект или аватар на екрана чрез концентриране или визуализиране на движение. Още през 2006 г. играчка, наречена Mattel Mindflex, позволяваше на потребителите да насочват топка през препятствия, като „мислят“ (всъщност чрез фокусиране за модулиране на EEG сигналите си). Днешните системи са много по-напреднали. Стартъп, наречен Neurable, демонстрира VR игра, в която играчът може да избира и хвърля предмети с ума си (чрез слушалка, измерваща мозъчната активност). По подобен начин, през 2022 г. OpenBCI (компания за отворен код в невротехнологиите) си партнира с Valve, за да създаде добавка за VR слушалки, която чете мозъчни сигнали и други физиологични данни, с цел интегриране на BCI контрол във виртуалните реалности.
Идеята е, че BCI могат да направят видеоигрите по-завладяващи – представете си да хвърляте магии в игра само като мислите командата, или хорър игра, която адаптира трудността си според мозъчния ви страх. Те могат да направят интерфейсите и по-достъпни; прост BCI може да позволи управление на телевизор или смарт устройства без ръце. Всъщност, изследователи вече са свързали потребителски EEG слушалки със смарт асистенти: през 2024 г. пациент с имплант Synchron BCI успя да управлява своята Amazon Alexa смарт домашна система само чрез мисловни команди medtechdive.com. Макар това да беше участник в медицинско изпитване, то демонстрира потенциала за интеграция на тази технология в масовите смарт домове в бъдеще.
Друга нарастваща област е неврообратната връзка за уелнес и образование. Носимите BCI (обикновено EEG ленти за глава) се предлагат на пазара, за да помагат на потребителите да медитират, подобряват концентрацията си или учат, като предоставят обратна връзка в реално време от мозъчната им активност. Например, устройства като лентата Muse насочват медитацията, като възпроизвеждат различни звуци според нивото на релаксация на потребителя (определено чрез EEG). Някои образователни играчки твърдят, че използват мозъчни сигнали за подобряване на вниманието или упражнения за трениране на паметта. Това може и да не са „интерфейси“, които управляват външно устройство, но са директни устройства за мозъчно отчитане, насочени към потребителите – стъпка към нормализиране на мозъчните технологии в ежедневието.
Все още е рано за развлекателни BCI – контролирането на видеоигра с мисли е по-малко надеждно или бързо от използването на контролер днес. Но фактът, че големи технологични компании инвестират в такива изследвания, показва интереса. „Днес най-влиятелните BCI технологии изискват инвазивни хирургични импланти… [но] имаме морален императив“ да развием нехирургични BCI за по-широка употреба, казва ръководител на проект в подкрепяна от американската армия програма за неинвазивни BCI jhuapl.eduworksinprogress.co. С подобряването на декодирането на сигналите, може да видим игрови конзоли или AR/VR системи, управлявани с мозъка, които позволяват по-естествен контрол, или дори съдържание, което се адаптира към емоционалното ви състояние чрез разчитане на мозъчните ви сигнали. BCI могат също да добавят удобство – може би един ден ще можете мислено да наберете телефонен номер или да съставите съобщение, без да вдигате пръст. Компании като Neurable и NextMind (придобита от Snap Inc.) вече са показали прототипи на контролери, базирани на ЕЕГ, за очила с добавена реалност, което подсказва, че електроника за крайни потребители, управлявана с ума, е на път.
Военни и отбранителни приложения
Не е изненада, че военните проявяват голям интерес към BCI. Възможността да контролираш превозни средства или оръжия с мисли, или да комуникираш безмълвно мозък-към-мозък на бойното поле има изразен научнофантастичен привкус – и реални тактически предимства. Чрез DARPA (Агенцията за напреднали изследователски проекти в отбраната), американската армия е основен спонсор на изследванията в областта на BCI от десетилетия. Това доведе до някои впечатляващи демонстрации. През 2015 г. доброволец с мозъчен имплант управлява военен симулатор на F-35 само с неврални сигнали, по същество „телепатично“ пилотиране. Няколко години по-късно DARPA разкри, че са увеличили мащаба: човек с BCI е успял да командва и контролира едновременно рояк от симулирани дронове и изтребители само с мисли defenseone.com. „Сигналите от мозъка могат да се използват за командване… не само на един самолет, а на три… едновременно“, казва Джъстин Санчес, директор на биотехнологичния офис на DARPA defenseone.com. През 2018 г. DARPA обяви, че тази система също предоставя обратна връзка на потребителя, изпращайки информация от машините обратно в мозъка. По същество пилотът може да получава сензорни данни от дроновете директно като неврални сигнали, създавайки това, което служителите описват като „телепатичен разговор“ между човек и множество бойни машини defenseone.com. Този двупосочен BCI означава, че мозъкът на потребителя може да възприема това, което сензорите на дроновете засичат, без никаква визуална или слухова подсказка – буквална връзка ум-машина. Макар че това беше в симулаторна среда, то демонстрира потенциала за напреднали бойни системи, при които един оператор може да координира цяла мрежа от безпилотни машини със скоростта на мисълта.
Военното BCI НИРД не се ограничава само до управлявани с мисли превозни средства. Изследват се и BCI за подобрена комуникация и вземане на решения. Например проектът на DARPA Silent Talk цели да открива „намерена реч“ в мозъчните сигнали на войник (вътрешната вокализация, която правите в главата си) и да я предава като радио комуникация – позволявайки на войниците да се координират без думи. Друго начинание работи върху мониторинг на когнитивното състояние на войниците чрез ЕЕГ, за да се установи дали са претоварени, уморени или с нарушени способности, така че AI асистенти да могат да се адаптират или командирите да бъдат уведомени. Военновъздушните сили са тествали BCI системи за откриване кога пилоти или авиодиспечери е вероятно да допуснат грешки (чрез засичане на спад в вниманието или високо натоварване) gao.gov, с цел предотвратяване на инциденти. Има интерес и към използването на BCI за обучение, напр. ускоряване на ученето чрез стимулиране на мозъка или използване на неврална обратна връзка.
И разбира се, военните обмислят отбранителния аспект: осигуряване на собствената си киберсигурност, ако противниците развият BCI. Ако войниците разчитат на неврални интерфейси, възможно ли е те да бъдат хакнати или заглушени? Може ли пропаганда буквално да бъде вкарана в нечий мозък? Тези сценарии звучат невероятно, но военните стратези започват да ги обмислят с напредъка на BCI.
Струва си да се отбележи, че голяма част от военната работа по BCI, особено всичко, свързано с неврални импланти, все още е експериментална и ограничена до лаборатории. Етичните и практически пречки означават, че няма да видим „телепатични супер войници“ в близко бъдеще. Но могат да се появят постепенни приложения – например неинвазивни BCI, които позволяват на специалните части да комуникират безшумно по време на тайни мисии, или пилоти на дронове да управляват няколко БЛА чрез неврална връзка, за да действат по-бързо, отколкото позволяват ръчните контроли. Както отбелязва GAO (Службата за отчетност на правителството на САЩ), BCI могат да „подобрят националните отбранителни способности“, позволявайки на бойците да управляват оборудване без ръце на бойното поле gao.gov. Това е област, която си струва да се следи, не само заради ефекта на „готиното“, но и защото често движи иновации, които по-късно навлизат в гражданските технологии (както стана с интернет или GPS).
Основни играчи и иноватори в BCI
Като се има предвид огромният потенциал на мозъчно-компютърните интерфейси, не е изненада, че множество компании и изследователски групи са се появили, за да развиват технологията. Някои се фокусират върху инвазивни импланти за медицинска употреба, други върху носими системи за потребители, а трети върху софтуера/AI, необходим за декодиране на мозъчни данни. Ето някои от основните играчи (и стартъпи), които водят BCI революцията:
- Neuralink: Може би най-известната компания за BCI, Neuralink е основана през 2016 г. от Илон Мъск и други. Neuralink разработва ултра-високочестотен имплантиран BCI — чип (наречен N1), вграден в черепа с гъвкави електродни „нишки“, които проникват в мозъка, за да записват сигнали от невроните. Устройството е напълно безжично и напълно имплантирано (без външни портове), дизайн, насочен към избягване на риск от инфекция и дискомфорт за пациента worksinprogress.co. Първоначалната цел на Neuralink е да позволи на хора с парализа да контролират компютри или телефони с мислите си, но Мъск също така е говорил за дългосрочни амбиции за „симбиоза“ между човек и изкуствен интелект (използване на BCI за подобряване на човешката когниция и поддържане на темпото с напредналия ИИ) worksinprogress.co. Компанията привлече вниманието с демонстрации на маймуна, която играе Pong с мисълта си, и прасе с неврален имплант, предаващ мозъчни сигнали в реално време. През май 2023 г., след известни забавяния, Neuralink получи одобрение от FDA да започне първите си изпитвания с хора, а до средата на 2024 г. имплантира устройството си в първия си човешки пациент sphericalinsights.com. Към средата на 2025 г. Neuralink по данни е имплантирала своя BCI на петима пациенти с тежка парализа, позволявайки им да контролират курсори и дори роботизирани ръце с мисълта си reuters.com. Компанията вече стартира и по-голямо изпитване във Великобритания reuters.com. Neuralink е набрала около 1,3 милиарда долара и е оценена на приблизително 9 милиарда долара reuters.com – отразявайки големите надежди на инвеститорите. Дали ще постигне грандиозната визия на Мъск или не, Neuralink безспорно е изтласкала полето напред, особено в инженерството на автоматизирани хирургически роботи за прецизно имплантиране на миниатюрните, подобни на косъм електроди в мозъка.
- Synchron: Основана през 2016 г. и базирана в Ню Йорк, Synchron е водещ конкурент на Neuralink – но с много различен подход. “Stentrode” BCI на Synchron е масив от електроди, монтирани върху стент, който хирурзите поставят в кръвоносен съд в мозъка близо до моторната кора reuters.com. Този ендоваскуларен подход означава, че няма отворена мозъчна операция; имплантът се поставя чрез катетър през яремната вена и се закрепва в стената на съда, като улавя мозъчни сигнали оттам. Това е по-малко инвазивно (повече като процедура със сърдечен стент, отколкото мозъчна операция), макар че събира малко по-малко детайлни сигнали от устройствата, поставени вътре в мозъчната тъкан. Всъщност Synchron беше първата, достигнала до изпитвания върху хора в САЩ: получи одобрение от FDA за ранно проучване на осъществимостта през 2021 г. и оттогава е имплантирала устройството си на поне шестима американски пациенти, плюс четирима по-ранни пациенти в Австралия reuters.com. В тези изпитвания пациенти с парализа от ALS успешно използваха BCI на Synchron, за да изпращат текстови съобщения, имейли и да сърфират в интернет с мисълта си, след тренировъчен период. През 2022 г. един пациент стана известен, като туитна думите “Hello World” изцяло чрез импланта – първият в света туит, направен директно с мисъл. До края на 2024 г. Synchron съобщи за положителни резултати за безопасността – няма сериозни нежелани събития, свързани с устройството, след една година – като изпълни основната цел на изпитването medtechdive.com. Те също показаха, че BCI работи последователно: участниците можеха да контролират дигитални устройства чрез “моторни изходи”, задвижвани от мисъл. В една демонстрация пациент с ALS с имплант на Synchron успя да управлява своя умен дом (осветление и др.) чрез свързване на мозъчните си сигнали с Amazon Alexa medtechdive.com. Друг пациент в изпитването използва импланта, за да управлява iPad и дори да работи с Apple Vision Pro AR слушалки с мисъл medtechdive.com. Главният изпълнителен директор на Synchron, д-р Томас Оксли, заяви, че компанията вече подготвя по-голямо ключово изпитване с десетки участници, за да търси пълно одобрение от FDA medtechdive.com. Забележително е, че Synchron има известни инвеститори, включително Бил Гейтс и Джеф Безос reuters.com. Докато технологията ѝ в момента има по-ниска пропускателна способност от тази на Neuralink, преднината на Synchron iн тестването върху хора и относителните му предимства по отношение на безопасността го правят силен играч в областта на BCI.
- Blackrock Neurotech: По-тиха, но с дълбок опит компания, Blackrock Neurotech (основана през 2008 г. в Юта) е водещият доставчик на клинично-качествени имплантируеми електродни масиви – включително Utah array, използван в много знакови академични BCI изследвания. Всъщност, имплантите на Blackrock са участвали в повече човешки BCI изпитвания от всяка друга компания, като над 30 души по света са имали устройство на Blackrock в мозъка си (обикновено като част от изследвания) sphericalinsights.com. Имплантът на Blackrock може да записва невронни сигнали с висока резолюция и дори да осигурява стимулация; тяхната технология е позволила постижения като рекорда за BCI писане от 90 знака в минута, обсъден по-рано sphericalinsights.com. Сега Blackrock цели да комерсиализира BCI за парализа под марката “MoveAgain.” Компанията обяви планове да пусне първата комерсиална BCI платформа (имплантируема система) още през 2023–2024 г. blackrockneurotech.com, като се фокусира върху това да позволи на хора с гръбначни увреждания или ALS да управляват компютри и да възвърнат независимостта си. Blackrock също така разработва електрод от следващо поколение, наречен “Neuralace” – гъвкава мрежа, която може да покрива по-големи мозъчни области. Дългогодишният опит на компанията (над 14 години в подкрепа на BCI изследвания) и фокусът върху медицинската надеждност ѝ дават уникална перспектива. Blackrock наскоро привлече значително финансиране (включително инвестиция от $10M от технологичния филантроп Synapse и $20M от фонд за иновации в отбраната) blackrockneurotech.com за ускоряване на разработката на продукти. Ако някоя компания може да изпревари бляскавите стартъпи и първа да получи одобрение от FDA за имплантируем BCI, това може да е Blackrock (може би в партньорство с академичния консорциум BrainGate). Всъщност, GAO отбеляза през 2022 г., че “по-малко от 40 души по света имат имплантирани BCI” до момента gao.gov – и повечето от тях са използвали устройствата на Blackrock – което подчертава колко пионерска (и в ранен етап) е тази област.
- Paradromics: Основана през 2015 г. в Остин, Тексас, Paradromics е стартъп, който разработва мозъчни импланти с висок капацитет за данни за възстановяване на комуникацията и други функции. Основното устройство на компанията, наречено Connexus Direct Data Interface, е масив с 1 600 канала (електрода) – много повече от повечето съществуващи импланти – проектиран да чете сигнали на ниво отделни неврони sphericalinsights.com. Стратегията на Paradromics е да улавя огромни количества мозъчни данни за сложни задачи като реч. През май 2023 г. компанията постигна важен етап, като завърши първия тест върху човек с импланта Connexus в Университета на Мичиган, записвайки неврална активност от доброволец с АЛС techfundingnews.com. Процедурата беше извършена по специален изследователски протокол и потвърди, че устройството може да бъде имплантирано и да функционира в човешкия мозък. Paradromics използва новаторски “EpiPen-подобен” инструмент за бързо инжектиране на електродните масиви с минимална травма techfundingnews.com. Компанията планира дългосрочно клинично проучване след одобрение от FDA techfundingnews.com, с цел да помогне на пациенти, които са загубили способността да говорят или пишат (като напреднали случаи на АЛС), като превежда мислите им директно в текст или реч. Paradromics е набрала над 100 милиона долара и дори е сключила партньорство с проекта NEOM в Саудитска Арабия за бъдещо финансиране techfundingnews.com. Главният изпълнителен директор Мат Енгъл смело твърди, че техният подход с висок капацитет ще бъде “най-добрият в класа си”, сравнявайки устройствата на други компании с това да слушаш отвън на стадион, докато Paradromics поставя “микрофони вътре в стадиона” на мозъка techfundingnews.com. Времето ще покаже, но Paradromics определено е компания, която трябва да се следи в надпреварата за първия одобрен от FDA BCI.
- Precision Neuroscience: Друга стартираща компания (съосновател е Бенджамин Рапопорт, бивш член на основния екип на Neuralink), Precision Neuroscience използва „минимално инвазивен“ подход към имплантите. Техният Layer 7 cortical interface е ултра тънък гъвкав масив от електроди (като прозрачно фолио), който може да се плъзне под черепа и да легне върху повърхността на мозъка, без да се отваря напълно черепът sphericalinsights.com. Това донякъде наподобява субдурален ECoG електрод, но се въвежда през малък разрез, което намалява рисковете от операцията. Precision има за цел да лекува неврологични състояния като парализа след инсулт или травматично мозъчно увреждане, като поставя този лист върху определени области на кортекса и отчита сигнали (или стимулира) с висока резолюция. Тъй като не пробива мозъчната тъкан, устройството може да е по-безопасно и дори да бъде премахнато при нужда (затова е „обратимо“). Към 2024 г. Precision е набрала над 100 милиона долара финансиране sphericalinsights.com. Те тестват Layer 7 върху животни и по информация планират изпитвания върху хора за проста апликация, като например да помогнат на пациенти с инсулт да възстановят част от функцията на ръката чрез ортеза, управлявана от BCI. Подходът на Precision се намира някъде между инвазивния и неинвазивния, като потенциално предлага компромис между точност и безопасност.
- Kernel: Не всички играчи са фокусирани върху импланти – Kernel, основана през 2016 г. от предприемача Брайън Джонсън, е изцяло насочена към неинвазивни BCI за всекидневна употреба. Визията на Kernel е да „демократизира“ невротехнологиите, като ги направи толкова разпространени, колкото носимите устройства. Те разработиха слушалка, наречена Kernel Flow, която използва time-domain functional near-infrared spectroscopy (TD-fNIRS) – по същество светлинни сигнали – за измерване на мозъчната активност, свързана с кръвния поток и оксигенацията en.wikipedia.org. Това е като преносим, носим мозъчен скенер, който може да установи кои мозъчни региони са по-активни. Докато fNIRS не улавя бързите електрически импулси на невроните, той проследява мозъчната хемодинамика (донякъде като мини fMRI). Kernel Flow може да взема проби с честота 200 Hz и има много оптоди (светлинни излъчватели/детектори), покриващи скалпа en.wikipedia.org. Целта е да се използва за приложения като мониторинг на психичното здраве, ранно откриване на когнитивни нарушения, изследване на стареенето на мозъка и дори повишаване на представянето. Kernel по същество предлага „Невронаука като услуга“ – те са стартирали платформа, където други изследователи или компании могат да използват Kernel Flow слушалки, за да събират мозъчни данни в голям мащаб. Например, те са провеждали изследвания за измерване на „BrainAge“ (метрики за здравето на мозъка) и проследяване на това как мозъците на хората реагират на стимули или лекарства, всичко това извън лабораторни условия. Джонсън първоначално стартира Kernel с амбициозната цел да създаде протези за паметта, но се преориентира към неинвазивни технологии, виждайки по-близък във времето ефект. Kernel е набрала над 100 милиона долара и е доставила Flow устройства на изследователски партньориsphericalinsights.com. Макар Flow да не ви позволява да контролирате машина с ума си, това все пак е BCI в по-широк смисъл – чете мозъка ви и подава тези данни към компютри за анализ. С напредъка на технологията, Kernel си представя обикновените хора да използват мозъчни монитори за неща като подобряване на фокуса, управление на стреса или дори директна комуникация мозък-компютър без импланти sphericalinsights.com. Те имат конкуренция в тази сфера на неинвазивните BCI (например Facebook Reality Labs са изследвали оптични BCI, а стартъпи като NextSense и Dreem правят EEG слушалки и ленти за глава). Но смелата продуктова реализация на изследователски мозъчен скенер от Kernel е забележителна.
(Много други компании също са в сферата на BCI, твърде многобройни, за да бъдат обхванати напълно. Само да споменем няколко: MindMaze (швейцарски еднорог, използващ EEG+VR за рехабилитация след инсулт) sphericalinsights.com, CorTec (немска компания, която създава напълно имплантируеми системи за запис и стимулация на мозъчни сигнали) sphericalinsights.com, Neurable (прави EEG слушалки за мониторинг на вниманието) sphericalinsights.com, и различни други, фокусирани върху специфични ниши като мозъчен мониторинг за шофьори или невромаркетинг. Дори големи играчи като Meta, IBM и Boston Scientific са експериментирали с технологии, свързани с BCI, или са придобивали невротехнологични стартъпи. Тази разрастваща се екосистема показва, че както невронауката, така и технологичният свят виждат BCI като важна граница.)
Последни пробиви и новини (2024–2025)
Последните две години бяха съдбоносни за BCI, с бърз напредък от лабораторни изследвания до демонстрации в реалния свят и изпитания с хора. Ето някои основни пробиви и актуални новини в BCI към 2024–2025 г.:
- Август 2023 – BCI връща гласа на парализирана жена: Изследователи от UCSF обявиха първата в света BCI-към-реч система, която позволи на жена, загубила способността да говори, да комуникира чрез дигитален аватар. Използвайки тънък като хартия имплант върху речевата зона на мозъка ѝ, системата декодираше опитите ѝ за говорене със скорост от 78 думи в минута, като изговаряше изречения чрез аватар на екрана с лицеви изражения theguardian.com. „Тези постижения ни доближават много повече до това да направим решението реално за пациентите“, каза проф. Едуард Чанг за пробива theguardian.com. Външен експерт го определи като „преломен момент“ за достигането на BCI до практическа употреба theguardian.com.
- Май 2023 – Интерфейс мозък-гръбначен стълб възстановява естественото ходене: В Швейцария мъж, парализиран след увреждане на гръбначния стълб, отново успя да ходи, да стои прав и да изкачва стълби благодарение на безжичен BCI, който свързва мозъка и гръбнака му cbsnews.com. Импланти в моторната му кора изпращат сигнали в реално време към стимулатор в долната част на гръбначния стълб, като реактивират мускулите на краката според мислите му. Публикувано в Nature, методът остава ефективен и след една година, а пациентът дори възвръща част от доброволните движения на краката си, когато устройството е изключено cbsnews.com. Проучването демонстрира потенциала на BCI в комбинация със стимулация за лечение на парализа – кибернетичен „неврален байпас“, който възстановява връзката между мозъка и тялото.
- Октомври 2024 – BCI на Synchron доказва безопасност и полезност в изпитване в САЩ: Synchron обяви 12-месечни резултати от COMMAND trial – първото изпитване на имплантиран BCI в САЩ – при шестима пациенти с тежка парализа. Няма смъртни случаи или сериозни нежелани ефекти, свързани с устройството, което покрива основната цел за безопасност medtechdive.com. Освен това, имплантът на базата на стент последователно превеждаше двигателните намерения на пациентите в дигитални действия, позволявайки им да изпълняват задачи като писане на съобщения и управление на смарт устройства само с мисъл medtechdive.com. Във видео един пациент с ALS с импланта е показан как управлява Amazon Alexa и курсора на iPad само с мозъка си medtechdive.com. След тези успехи, изпълнителният директор Том Оксли казва пред Reuters, че Synchron подготвя по-голямо изпитване с „десетки участници“ следващо medtechdive.com, което доближава компанията до комерсиален продукт.
- Юли 2025 – Neuralink започва международни изпитвания върху хора след първоначалните импланти: След първите си BCI импланти в САЩ през 2024 г., Neuralink на Илон Мъск получи регулаторно одобрение във Великобритания и обяви партньорство с болници в Лондон за изпитване на мозъчния си чип при пациенти с парализа reuters.com. Към този момент Neuralink съобщи, че петима пациенти имат безжичния имплант и го използват за безконтролно управление на дигитални устройства reuters.com. Компанията също така набра допълнително над 280 милиона долара финансиране през 2025 г., като запази оценката си около 9 милиарда долара reuters.com. Стъпката към международни изпитвания показва, че Neuralink ускорява клиничните си програми. Въпреки това, конкуренцията е сериозна (Synchron, Paradromics и други също се надпреварват за одобрение от FDA), а Neuralink е подложена на внимателен контрол, за да докаже безопасността и ползата от устройството си при хора в по-голям мащаб.
- Юни 2025 – Paradromics завършва първия човешки имплант на високочестотен BCI: Базираната в Остин компания Paradromics обяви, че успешно е имплантирала своя BCI “Connexus” с 1 600 електрода в човешки пациент и е записала невронни сигнали, което е ключов етап за осъществимостта techfundingnews.com. Процедурата е извършена като част от изследователско сътрудничество в американска болница. Paradromics твърди, че устройството ѝ може да обработва безпрецедентен обем данни от мозъка, с цел да възстанови комуникацията при хора в състояние на заключеност. Това постижение проправя пътя за официалните клинични изпитвания на Paradromics, които компанията се надява да започне до края на 2025 г., при условие че получи одобрение от FDA techfundingnews.com.
- Бърз академичен напредък в представянето на BCI: На изследователския фронт 2024 и 2025 г. видяха как академични екипи постигат нови върхове в способностите на BCI. В края на 2024 г. група от Станфорд/UCD публикува в NEJM за BCI, който достигна 97,5% точност при декодиране на възнамерената реч на човек (обхващаща десетки хиляди думи) само след минути калибрация worksinprogress.co – ниво на скорост/точност, което би изглеждало невероятно само преди няколко години. Междувременно, неинвазивните BCI също отбелязаха подобрения: през 2024 г. изследване, водено от Карнеги Мелън, използва външен BCI на базата на ЕЕГ с нови тренировъчни протоколи, за да позволи на маймуни да постигнат много фин контрол на курсора, което подсказва за по-добра производителност на носими устройства sciencedaily.com, jhuapl.edu. А през 2025 г. Тексаският университет съобщи за система с fMRI, подпомагана от изкуствен интелект, която може да интерпретира непрекъснати мисли (като човек, който слуша история) с изненадваща точност, повдигайки както възможности (за комуникация), така и етични въпроси относно „четенето на мисли“ creativegood.com. Накратко, темпото на напредък при BCI – както при инвазивните, така и при неинвазивните методи – очевидно се ускорява, докато навлизаме по-дълбоко в 2020-те.
Изглежда, че всеки месец доближава BCI до реалната употреба. Самата FDA подготвя насоки за BCI устройства, а през 2023 г. одобри първото носимо рехабилитационно BCI устройство (система на базата на ЕЕГ за подпомагане на пациенти с инсулт да възстановят движението на ръката) за пазара gao.gov. Ставаме свидетели на преход от изолирани лабораторни експерименти към жизнеспособни продукти: в следващите няколко години първите търговски BCI за медицинска употреба вероятно ще станат достъпни (може би чрез хуманитарни изключения или ограничени пускания). Както се пошегува един невропрограмист, бъдещето вече е тук – просто не е равномерно разпределено. BCI вече са тук, работят в изпитания; предизвикателството сега е да се мащабират безопасно и етично за всички, които се нуждаят от тях.
Бъдещ потенциал и предизвикателства
Досегашният напредък с BCI е вдъхновяващ, но това все още са ранни дни от едно дълго пътешествие. Какво може да донесе бъдещето, ако BCI продължат да се развиват – и какви препятствия трябва да бъдат преодолени, за да стигнем дотам?
Потенциал в близко бъдеще: През следващите 5–10 години най-вероятните постижения ще бъдат в сферата на медицинските BCI и асистивните технологии. Можем да очакваме одобрени от FDA BCI устройства за парализа, инсулт или ALS, които биха могли да се предписват подобно на кохлеарните импланти днес. Тези устройства може да позволят на пациентите да управляват таблет, да комуникират със скорости, доближаващи се до нормалната реч, или да управляват протезни крайници с фина сръчност. Също така се работи върху BCI за възстановяване на зрението при слепи (чрез изпращане на сигнали към зрителната кора – няколко групи вече са имплантирали масиви, които произвеждат прости фосфени или форми). Протезите за памет също могат да станат реалност: екип от USC и Wake Forest вече е тествал хипокампов имплант при пациенти с епилепсия, който подобрява възстановяването на паметта с 15% чрез имитиране на невралния код за формиране на спомени. До края на 2020-те такива когнитивни протези може да помагат на хора с травматични мозъчни увреждания или ранен Алцхаймер да задържат нова информация. Друга област е рехабилитация, задвижвана от BCI: използване на BCI в комбинация с роботи за физиотерапия за подпомагане на възстановяването на мозъка на пациенти след инсулт. Тъй като BCI могат да засичат кога мозъкът се опитва да се движи, те могат да задействат устройства, които да подпомогнат това движение, подсилвайки невралните пътища. Това може значително да подобри възстановяването след инсулти или травми.
Що се отнася до по-широката потребителска технология, неинвазивните BCI вероятно ще навлязат незабележимо в ежедневните ни джаджи. Може би вашите AR очила или слушалки ще имат EEG сензори за следене на концентрация или стрес. Бъдещ Apple Watch може да следи не само пулса, но и някои мозъчни показатели през кожата или ушите. Ранните ентусиасти (геймъри, технофенове) може да използват BCI ленти за глава, за да играят игри или управляват умни домове за удобство или забавление. Може също да видим комуникация мозък-към-мозък, демонстрирана между хора в контролирани условия (учени вече са осъществили базово предаване на сигнали мозък-към-мозък в експерименти, като например един човек да движи пръста на друг чрез EEG-TMS връзки). Макар телепатията чрез BCI за масова употреба да е още далеч, изследванията ще продължат да разширяват границите.
Дългосрочна визия: Гледайки по-напред, някои предвиждат, че BCI ще революционизират изцяло начина, по който взаимодействаме с технологиите. Визионерите говорят за „писане със скоростта на мисълта“, или дори директно свързване на нашия неокортекс с облачни изчисления. Илон Мъск често казва, че крайната цел на Neuralink е да създаде „симбиоза между човешкия и машинния интелект“ worksinprogress.co – с други думи, безпроблемно сливане на мозъка ни с ИИ, така че да можем да изтегляме знания или да мултитаскваме ментално. Ако BCI някога станат достатъчно напреднали, може да си представим „Матрицата“-подобни възможности (моментално научаване на кунг-фу чрез качване на програма) или вътрешен достъп до Wikipedia само с мисъл. Добавената реалност може да се развие в „добавена когниция“, където мислите ни се подпомагат от изчисления в реално време. Някои футуролози дори спекулират за колективни мрежи на съзнанието – макар че това повдига редица философски въпроси.
Въпреки това, значителни ограничения и предизвикателства трябва да бъдат преодолени дори за близкосрочните цели, да не говорим за научнофантастичните визии:
- Безопасност и инвазивност: Операциите на мозъка са сериозна работа. Дори ако дадено устройство работи, съотношението риск-полза трябва да оправдава имплантирането му. До момента по-малко от 40 души в световен мащаб имат хронични BCI импланти gao.gov. За масова употреба, хирургичните BCI трябва да са много по-малко инвазивни (например ендоваскуларни подходи като Synchron или ултратънки електроди като тези на Precision, които не увреждат тъканта). Те също трябва да издържат дълго време – идеално десетилетия – без да причиняват образуване на белези или загуба на сигнал. Мозъкът има склонност да третира чуждите обекти като нашественици, обгръщайки електродите с белезна тъкан с течение на времето, което влошава работата им theguardian.com. Материалознанието и умният дизайн (покрития, гъвкави електроди, които се движат с мозъка) се разработват, за да подобрят дълготрайността. Напълно безжични, презареждащи се импланти са друго задължително условие за удобство и избягване на инфекции. Работата на Neuralink в тази посока е обещаваща (техният имплант е безжичен и се зарежда индуктивно). Blackrock също тества безжична версия на Utah array. Докато операциите не станат почти безрискови и имплантите не могат да се поставят амбулаторно, повечето хора ще изберат BCI само ако имат тежко увреждане, което го налага.
- Ограничения на неинвазивните технологии: Обратно, неинвазивните BCI, които всеки може да носи, имат свои собствени предизвикателства. Черепът и скалпът замъгляват и заглушават мозъчните сигнали, действайки като одеяло, което приглушава. Това ограничава пропускателната способност на EEG или fNIRS – можете да получите общи сигнали (като „фокусиран/нефокусиран“ или много груби двигателни намерения), но четенето на сложни мисли или високоскоростни сигнали е изключително трудно без директен достъп. Може да подобрим това с по-добри алгоритми или нови сензорни методи (някои изследвания разглеждат ултразвук или дори магнитни полета от невроните). DARPA е инвестирала в нови неинвазивни техники (като използване на сдвоени електромагнитни сензори за достъп до по-дълбока мозъчна активност) spectrum.ieee.org. Но по същество, неинвазивният BCI вероятно винаги ще прави компромис между производителност и безопасност/удобство. Затова предизвикателството е да се определи за кои приложения може да се толерира по-ниска точност. Може да е приемливо, ако вашият музикален плейър, контролиран с мозъка, е малко бавен или допуска грешки; не е приемливо, ако медицински BCI за комуникация прави чести грешки. Затова, в близко бъдеще, инвазивните и неинвазивните BCI вероятно ще се развиват паралелно, обслужвайки различни групи потребители (медицински пациенти срещу потребители) и различни нужди.
- Декодиране на сигнали и изкуствен интелект: Дори с отличен хардуер, разчитането на мозъчни данни е трудно. Мозъкът на всеки човек е уникален – BCI трябва да се калибрират към индивидуалните невронни модели gao.gov. Освен това, невронните сигнали са изключително сложни: представете си, че се опитвате да разтълкувате цял оркестър, когато имате микрофони само на няколко инструмента, а музиката се променя при всяко изпълнение. Сегашните BCI използват машинно обучение за откриване на модели, но често изискват много тренировъчни данни и са чувствителни към шум. По-нататъшният напредък в изкуствения интелект (особено дълбокото обучение) ще бъде от решаващо значение за подобряване на декодирането. За щастие, AI се развива бързо, а техники като големите езикови модели вече са приложени (както се вижда при речевия BCI, който използва модел, подобен на ChatGPT, за повишаване на точността worksinprogress.co). Една от тревогите е, че декодирането работи най-добре, когато е ограничено до конкретни задачи (като писане или фиксиран речник). Четенето на произволни мисли е много по-сложна цел – и може би невъзможна с какъвто и да е разумен брой сензори. Мозъкът не съхранява идеите в подредени малки места, които можем да уловим; мислите са разпределени модели, а много мисли имат сходни общи сигнатури. Така че BCI, който например перфектно да транскрибира вътрешния ви монолог, не е на непосредствения хоризонт. Ако обаче стесните домейна (например набор от известни команди или изображения, които гледате), AI може да се справи изненадващо добре с превеждането на мозъчната активност в изходни данни.
- Мащабиране и достъпност: Днешните BCI са индивидуални системи, струващи десетки хиляди долари (ако не и повече). С напредването им към търговски продукти, цените би трябвало да паднат (компаниите ще се стремят към мащабируемо производство). Но интегрирането на многоелектродни импланти, безопасното им имплантиране и предоставянето на потребителска поддръжка (обучение, поддръжка) може да бъде скъпо. Въпросът е кой ще плаща – за медицински BCI при парализа застраховката може да покрие разходите, ако е доказано, че подобрява качеството на живот, но вероятно само след сериозни доказателства и ценови преговори. За потребителските BCI историята показва, че хората ще ги приемат масово само ако устройствата са евтини, полезни и стилни (помнете провала на Google Glass отчасти заради „гийкския“ вид и притесненията за поверителност). Така че предизвикателството е отчасти потребителско изживяване: да се направят BCI удобни и ненатрапчиви. Това може да означава BCI, които са толкова лесни, колкото лазерната корекция на зрението, или носими устройства, които са толкова удобни, колкото слушалки. Много стартиращи компании вече мислят в тази посока. Първото поколение може да е тромаво или скъпо, но с времето можем да видим BCI технологиите да следват крива като тази на компютрите – от мейнфрейми до персонални компютри до смартфони в джоба ни (и може би в крайна сметка до чипове в главите ни).
- Управление на очакванията: Трябва също да признаем, че някои ранни прогнози се оказаха твърде оптимистични. Преди десетилетие някои смятаха, че ще имаме масови BCI до 2020-те – това все още не се е случило. Дори сега, въпреки шума от компании като Neuralink, експертите предупреждават, че широкото приемане ще отнеме време. Анализатори от индустрията прогнозират, че първите BCI продукти ще имат ограничено приемане през първите няколко десетилетия след пускането им, като може би ще генерират само няколкостотин милиона долара годишно приходи до 2030-те sphericalinsights.com. (За сравнение, това е нищожно в сравнение например със смартфон или VR пазарите.) Възможно е да е 2040 или по-късно, преди BCI да станат обичайни в ежедневието. Това не се дължи на липса на потенциал, а защото техническите и социалните бариери не са тривиални. В медицинската сфера, дори ако FDA одобри BCI, на лекарите и пациентите може да им отнеме години, за да го възприемат напълно като стандартна грижа. А за BCI за доброволно подобрение, общественото доверие ще трябва да бъде спечелено (бихте ли позволили на технологична компания да постави чип в мозъка ви само за да получите ментално търсене в Google? Мнозина биха се поколебали, поне докато не се докаже, че е много безопасно и ценно).
Въпреки всичко това, траекторията на напредъка подсказва, че BCI ще трансформират все повече определени аспекти на живота. За тези, които са парализирани или не могат да говорят, въпросът вече не е дали BCI може да помогне, а кога ще бъде достъпен извън лабораторията. За ежедневните потребители, фини функции за мозъчно разпознаване може да се появят в нашите устройства (може би бъдещата ви кола ще усеща кога сте сънливи чрез EEG в подглавника и ще предприема действия). Ако погледнем по-далеч в бъдещето, някои футуролози вярват, че хората ще имат нужда от BCI, за да бъдат в крак с изкуствения интелект – използвайки BCI като когнитивен тласък или дори интерфейс за директно взаимодействие с AI системи със скоростта на мисълта. Илон Мъск твърди, че без технологията „neural lace“, хората рискуват да бъдат изпреварени от AI, докато напредналите BCI могат да ни направят киборги с изключително подобрена памет, внимание и способности. Независимо дали споделяте това мнение, ясно е, че потенциалната полза от зряла BCI технология е огромна – както и етичните последици, които разглеждаме по-нататък.
Етични, поверителни и социални последици
Докато BCI преминават от лабораторията към реалния свят, те повдигат дълбоки етични и социални въпроси. В крайна сметка говорим за устройства, които се свързват с най-личния и съществен орган – мозъка. Какво се случва, когато нашите мисли могат да бъдат четени или записвани от компютри? Кой ще контролира данните от нашия ум? Могат ли BCI да променят това, което означава да си човек? Тези въпроси вече не са хипотетични, а етици и политици започват да се занимават с тях.
Поверителност и „умствен суверенитет“: Една от най-големите тревоги е умствената поверителност. Активността на мозъка ни може да разкрие много за нас – от основни намерения до емоционални състояния, а може би дори и подсъзнателни предразсъдъци. Ако мозъчно-компютърните интерфейси станат масови, съществува риск корпорации, правителства или хакери да получат достъп или да експлоатират нашите невронни данни. „Личните мисли може да не останат лични още дълго“, предупреждава Нита Фарахани, водещ невроетик theguardian.com. Тя твърди, че нахлуването на технологиите в човешкия ум е толкова близо, че спешно се нуждаем от правни защити – ново право на „когнитивна свобода“ theguardian.com. Според Фарахани, мозъкът ти трябва да е недостъпен, освен ако не дадеш съгласие, точно както признаваме право срещу самообвинение или неоснователно претърсване. Но без действия тя се опасява от „кошмарен свят“, в който работодатели, рекламодатели или органи на реда могат да разпитват мозъчната ти активност за мисли или намерения theguardian.com. Това не е само научна фантастика – вече компании разработват EEG слушалки за работното място, които уж следят фокуса или умората на служителите. В Китай преди няколко години една фирма стана новина, като оборудва фабрични работници с EEG каски за проследяване на вниманието, изпращайки данните на мениджърите (програмата беше временно спряна след обществено недоволство) creativegood.com. Може да си представим дистопичен сценарий, в който работата изисква да носиш мозъчно-компютърен интерфейс, за да се увери шефът ти, че не си разсеян – сценарий, за който, както отбелязва Фарахани, някои технологични компании дори са спекулирали в лъскави реклами creativegood.com. Без регулации мозъчните данни могат да се превърнат в поредната стока за добиване, като невронните ти модели се продават за маркетинг или се използват за манипулиране на поведението.
Сигурност: Свързано с това, киберсигурността на BCI ще бъде от решаващо значение. Хакнат компютър е лошо; хакнат мозъчен интерфейс е ужасяващо. Ако противник може да инжектира фалшиви сигнали, той може да предизвика нежелани движения, емоции или мисли. Или може да открадне чувствителни невронни данни (представете си някой да записва вашия ПИН код, като засича мозъчните ви сигнали, докато го повтаряте наум). GAO посочи, че BCI могат да бъдат уязвими на кибератаки, които излагат мозъчни данни или дори пречат на функционирането на устройството gao.gov. Ще са необходими силно криптиране, удостоверяване и защитни механизми за всяко свързано BCI устройство. Това е особено важно за безжичните импланти – те трябва да бъдат проектирани така, че само оторизирани лица (напр. устройството на пациента или лекаря) да могат да взаимодействат с тях, а дори и при компрометиране, да преминават в безопасен режим.
Съгласие и автономия: Още един етичен въпрос: ако BCI може да въвежда информация в мозъка (чрез стимулация), съществува ли риск от манипулиране на волята на потребителя? Докато сегашните BCI основно четат сигнали, бъдещите може да предоставят обратна връзка или предложения към съзнанието на потребителя. Например, BCI, който засича, че сте тревожни, може да стимулира успокояващи невронни вериги. Това може да е полезно – или да се възприеме като форма на контрол над ума, ако се злоупотреби. Ще трябва да гарантираме, че BCI дават възможност на потребителите и не отнемат тяхната автономия. Прозрачната работа и възможността за отказ ще бъдат ключови. Някои се притесняват от сценарии на „промиване на мозъка“, при които злонамерени лица могат да използват BCI за имплантиране на мисли, но това засега остава в сферата на научната фантастика; прецизният контрол върху сложни мисли е далеч отвъд нашата наука. Все пак дори възприятието, че мислите не са напълно ваши, може да причини психологически стрес при потребителите на BCI. Невроетиците подчертават важността на запазване на усещането за себе си и авторството на действията, дори когато е замесено устройство.
Равенство и достъп: Както при всяка авангардна технология, има опасения, че BCI могат да задълбочат социалните неравенства. Ако напредналите BCI в крайна сметка предлагат когнитивно подобрение (напр. подобрители на паметта или незабавен достъп до знания), само богатите ли ще могат да си ги позволят, създавайки „невро-елит“ и изоставяйки останалите? Дори в по-близко бъдеще, нещо толкова променящо живота като комуникационен BCI за парализиран човек може да е скъпо – може би само някои здравни системи или държави ще го покриват. Това повдига въпроси за справедливостта: ще се разпределят ли BCI според нуждата или според възможността да се плати? Вече сме виждали неравенства в достъпа до други невротехнологии като кохлеарните импланти (които са скъпи и не са универсално достъпни). Обществото ще трябва да реши дали възстановяването на речта или движението са основни права, които да се финансират широко. В глобален мащаб, ако BCI наистина дават конкурентни предимства (академични или икономически), това може да разшири разликите между държави или групи. Политиците може да обмислят субсидии или публично финансиране на BCI в медицината, за да се избегне сценарий, при който само заможните пациенти могат отново да ходят или да комуникират.
Подобряване на човека и идентичност: BCI замъгляват границата между човек и машина – което повдига философски и регулаторни въпроси. Ако някой има мозъчен имплант, който подобрява паметта му или му позволява да използва Google с мисъл, „подобрен“ ли е той по начин, който е нечестен на изпити или на работа? Може ли да има призиви за забрана на определени невро-подобрения в конкурентни среди (както допингът е забранен в спорта)? Може да се наложи да създадем нови правила за това какви видове когнитивни подобрения са приемливи, подобно на начина, по който се справяме с протезните подобрения в атлетиката. Освен това, как това може да повлияе на личната идентичност? Потребители са съобщавали, че използването на BCI може да се усеща странно в началото – контролирането на устройство само с мисъл предизвиква представите им за себе си. Някои казват, че бързо се превръща в тяхно продължение (един участник в BCI изпитание отбелязва: „Това е като симбиотична връзка – аз се уча от BCI, а BCI се учи от мен“ worksinprogress.co). Но ако бъдещите BCI включат ИИ в процеса, може да се твърди, че вашето „аз“ вече включва и машинен интелект. Макар това да може да бъде овластяващо, то също ни кара да преосмислим какво означава да си мислещ индивид. Това са дълбоки води, които етици и философи тепърва започват да изследват, под заглавия като „невроетика“ и „автономия на ума“.
Социално въздействие и обществено възприятие: Масовото приемане на BCI ще зависи силно от общественото одобрение. Често има инстинктивно отвращение или страх към мозъчните импланти – хората се притесняват от „контрол на ума“ или загуба на личното пространство. Сензационните медии (и дистопична фантастика като Black Mirror) понякога засилват тези страхове. Ще бъде важно да се образова обществото за реалните възможности и ограничения на BCI. Прозрачността от страна на компаниите е от решаващо значение: например, ясно обясняване, че даден BCI не може да чете вътрешния ви монолог, а може само да разпознава конкретни обучени команди, би разсеяло част от страховете. Управлението на очакванията също е етичен дълг – компаниите не трябва да преувеличават (за да продават устройства) по начини, които дават фалшива надежда или карат хората да вземат рискови решения. Би било разумно невротехнологичната индустрия да установи етични стандарти отрано, тъй като злоупотреба или провал с голям обществен отзвук може значително да навреди на сферата. От друга страна, положителни истории (като BCI, който позволява на някого отново да говори със семейството си) могат да изградят обществена подкрепа. Може също да видим промяна в нагласите: това, което някога е изглеждало твърде инвазивно (като лазерната корекция на зрението или кохлеарните импланти), с времето може да стане рутинно. Но при BCI, тъй като засягат мозъка, общественото внимание ще бъде разбираемо високо.
Правни рамки: Някои юрисдикции започнаха да разглеждат „невроправа“. Например Чили предложи конституционни изменения за защита на менталната неприкосновеност и за предотвратяване на дискриминация въз основа на невронни данни. Организацията на обединените нации е провеждала дискусии относно управлението на невротехнологиите. Съществува нарастващ консенсус сред етиците, че съществуващите закони за поверителност и човешки права може да не са достатъчни – може да са необходими изрични закони, които да обхващат мозъчните данни, както GDPR обхваща личните данни в технологиите. Въпроси като: Могат ли вашите мозъчни данни да се използват в съда? (Свидетелство ли са или доказателство?) Притежавате ли данните от вашия неврален имплант, или компанията ги притежава? Могат ли тези данни да бъдат продавани или прехвърляни? Ако бъде извършено престъпление чрез хакнат BCI (например някой „принуди“ ваш крайник, управляван от BCI, да направи нещо), кой носи отговорност? Всички тези въпроси трябва да бъдат изяснени. Както отбелязва GAO, BCI повдигат не само технически и медицински въпроси, но и опасения относно етика, равнопоставеност, сигурност и отговорност, които властите ще трябва да адресират наред с развитиетоgao.govgao.gov.
В обобщение, BCI представляват двуостър меч: огромен потенциал, съчетан със значителни етични предизвикателства. Те могат да драматично подобрят живота и дори да преосмислят човешкия потенциал, но също така могат да застрашат последните бастиони на личната неприкосновеност и автономия, ако бъдат злоупотребени. Обнадеждаващата новина е, че тези разговори се водят сега, докато технологията все още е в ранен етап. Както призовава проф. Фарахани, „имаме момент да направим това правилно… да решим как да използваме технологията по добър начин, а не за злоупотреба или потисничество“ theguardian.com. Постигането на правилния баланс ще изисква сътрудничество между учени, етици, законодатели и обществеността. Това може да означава нови закони (например „декларация за невроправа“), саморегулация на индустрията и обществена бдителност, за да се гарантира, че BCI се развиват по начин, ориентиран към човека.
Заключение
Мозъчно-компютърните интерфейси се намират на завладяващ кръстопът между науката, технологиите и човечеството. Това, което започна като експериментални невронаучни изследвания, се превърна в работещи системи, които буквално могат да дадат глас на безгласните и движение на обездвижените. В рамките на едно поколение преминахме от лабораторни плъхове, движещи курсори с ЕЕГ сигнали, до пациенти, които туитват с мисъл и ходят с дигитални мостове в нервната си система. Историята на напредъка на BCI – бавна и колеблива в началото, сега бързо набираща скорост – подсказва, че сме на прага на ера, в която взаимодействието между ума и машината ще стане обичайно. В следващото десетилетие BCI може да се превърнат в опция, предлагана на пациенти с парализа или загуба на говор, значително подобрявайки качеството им на живот и независимостта им. А с напредването на технологията тя може да се разшири до по-широка популация, потенциално променяйки начина, по който всички ние взаимодействаме с дигиталния свят.
Въпреки цялото вълнение, предпазливостта и мъдростта са оправдани. Мозъкът е най-ценният ни орган; интегрирането му с машини трябва да се извършва обмислено, с уважение към личността и личната неприкосновеност. Обществото ще трябва да намери баланс между иновациите и етиката, между овластяването на индивидите и тяхната защита. Ако успеем, ползата ще е огромна: бъдеще, в което уврежданията са по-малко ограничаващи, в което хората могат да взаимодействат с технологиите толкова естествено, колкото и помежду си, и в което знанието се предава по-свободно между умовете и компютрите. Това е бъдеще, в което границата между „ум“ и „машина“ се размива – надяваме се, за доброто на човечеството.
Пътешествието едва започва. Към 2025 г. само десетки смели пионери са изпитали BCI от първа ръка. Но техните успехи осветяват пътя за милиони, които могат да ги последват. От възстановяване на загубени функции в медицината до потенциално отключване на нови начини за комуникация и креативност, мозъчно-компютърните интерфейси носят изключителни обещания. За да ги изпълним, ще са нужни не само инженерни умения, но и емпатия, приобщаване и далновидност. Предстоящите години ще бъдат решаващи за определяне на посоката. Едно е сигурно: BCI вече не са научна фантастика; те са тук и напредват бързо. От нас зависи да насочим тази преобразяваща технология към резултати, които разширяват човешкия потенциал, като същевременно запазват човешките ценности. Ако го направим, може би ще станем свидетели на една от най-значимите трансформации на XXI век – момента, в който умът наистина среща машината и двата излизат по-добри от това.
Източници:
В този доклад са цитирани първични източници и медийни публикации, за да се документират фактическите твърдения и последните развития, включително издания като Nature, The New England Journal of Medicine, Reuters, The Guardian, IEEE Spectrum, ScienceDaily, както и официални изявления от компании и изследователски институции gao.gov, reuters.com, theguardian.com, cbsnews.com и други. Те предоставят допълнителни подробности за пробивите и експертните мнения, описани по-горе.
