Большое препятствие #1: пропускная способность

Одновременно в человеческом мозге никогда не было более пары сотен электродов. Если сравнивать со зрением, это равноценно сверхнизкому разрешению. Если сравнивать с двигателем, это простейшие команды с малой степенью контроля. Если сравнивать с мыслями, нескольких сотен электродов будет достаточно лишь для того, чтобы передать просто изложенное сообщение.

Нам нужна более высокая пропускная способность. Намного более высокая.

Рассуждая над интерфейсом, который мог бы изменить мир, команда Neuralink определила примерное число в «миллион одновременно считываемых нейронов». Еще говорят, что 100 000 — это число позволит создать много полезных НКИ с различными применениями.

С аналогичными проблемами столкнулись первые компьютеры. Примитивные транзисторы занимали много места и с трудом масштабировались. Но в 1959 году появилась интегральная схема — компьютерный чип. Вместе с ней появился способ увеличивать число транзисторов и закон Мура — понятие о том, что число транзисторов, которые можно уместить на компьютерном чипе, удваивается каждые полтора года.

До 90-х электроды для НКИ делали руками. Затем мы начали выяснять, как производить эти крошечные 100-электродные многоэлектродные матрицы, используя современные полупроводниковые технологии. Бен Рапопорт из Neuralink считает, что «переход от ручного производства к электродам UtahArray стал первым намеком на то, что закон Мура может возыметь власть и в области НКИ».

Это огромный потенциал. Сегодня наш максимум это несколько сотен электродов, способных измерять около 500 нейронов одновременно — это далеко не миллион, даже и близко нет. Если добавлять по 500 нейронов каждые полтора года, мы придем к миллиону в 5017 году. Если же удваивать это число каждые полтора года, мы получим миллион к 2034 году.

В настоящее время мы где-то между. Ян Стивенсон и Конрад Кординг опубликовали работу, в которой рассмотрели максимальное число нейронов, которые считывались одновременно в разные моменты на протяжении последних 50 лет (у любых животных) и вывели результат на этот график:

Это исследование, которое еще называют законом Стивенсона, предполагает, что количество нейронов, которые мы можем регистрировать одновременно, по всей видимости, удваивается каждые 7,4 года. Если этот показатель будет держаться, до конца этого столетия нам удастся дойти до миллиона, а в 2225 году — записать каждый нейрон в мозгу и получить нашу готовую шляпу волшебника.

В общем, эквивалента интегральной схемы для НКИ пока нет, потому что 7,4 года — слишком большое число для начала революции. Прорыв будет сделан не устройством, которое может записать миллион нейронов, а со сдвигом парадигмы, вследствие которого этот график будет больше походить на закон Мура и меньше — на Стивенсона. Как только это произойдет, последуют и миллионы нейронов.

Большое препятствие #2: имплантация

НКИ не смогут захватить мир, если всякий раз для их внедрения придется вскрывать черепушку.

Это важная тема в Neuralink. Думаю, слово «неинвазивно» или «неинвазивный» было произнесено раз сорок во время моих бесед с командой.

Помимо того, что это серьезный барьер для входа и серьезная проблема для безопасности, инвазивная операция на головном мозге стоит дорого и многого требует. Илон сказал, что финальный процесс имплантации НКИ должен быть автоматизирован. «Машина, которая будет на это способна, должна быть чем-то вроде Lasik, автоматизированным процессом — потому что в противном случае вы будете ограничены числом нейрохирургов, а затраты будут слишком высоки. Нужна машина по типу Lasik, чтобы масштабировать этот процесс».

Создание НКИ с высокой пропускной способностью было бы прорывом уже само по себе, не говоря уж о разработке неинвазивных имплантатов. Но выполнение обоих пунктов начнет революцию.

Другие препятствия

Сегодняшние пациенты с НКИ ходят с проводом, торчащим из головы. В будущем это, конечно, не взлетит. Neuralink планирует работать над устройствами, которые будут беспроводными. Но это также сопряжено с проблемами. Необходимо устройство, которое сможет беспроводным путем передавать и получать кучу данных. Значит, оно должно самостоятельно позаботиться о таких вещах, как усиление сигнала, преобразование аналога в цифру, а также сжатие данных. И это все также должно работать на индукционном токе.

Еще одна большая проблема — биосовместимость. Чувствительная электроника, как правило, не очень хорошо уживается в желейном шарике. И тело человека плохо принимает инородные объекты в себя. Но мозговые интерфейсы будущего должны будут работать вечно и без перебоев. Следовательно, устройство будет герметично упаковано и достаточно надежно, чтобы переживать десятилетия жужжания и смещения нейронов вокруг. И мозг — который расценивает современные устройства как вторженцев и покрывает их рубцовой тканью — придется как-нибудь обмануть, заставив думать, что это устройство — нормальная часть мозга.

Есть еще проблема с пространством. Где именно вы будете размещать свое устройство, которое сможет взаимодействовать с миллионом нейронов в черепе, который и без того делит пространство на 100 миллиардов нейронов? Миллион электродов, использующих современные многоэлектродные массивы, будет размером с бейсбольный мяч. Поэтому дальнейшая миниатюризация — это еще одна непрекращающаяся инновация, которую можно добавить в список.

Есть также факт того, что современные электроды в основном оптимизированы для простой электрической записи или простой электрической стимуляции. Если нам действительно нужен эффективный интерфейс, потребуется нечто иное, чем однофункциональные жесткие электроды — что-то с механической сложностью нейронных цепей, которые могут записывать и стимулировать, а также могут взаимодействовать с нейронами химически, механически и электрически.

И давайте просто условимся, что все это идеально сочетается — широкополосное, долговременное, биосовместимое, двунаправленное, коммуникативное, неинвазивно-имплантируемое устройство. Теперь мы можем вести диалог с миллионом нейронов одновременно. Только вот… мы ведь не знаем, как разговаривать с нейронами. Не так-то просто расшифровать статические вспышки сотни нейронов, но ведь мы, по сути, пытаемся изучить набор определенных вспышек, отвечающих определенным простым командам. С миллионом сигналов это не сработает. Обычный переводчик, по сути, использует два словаря, подменяя слова из одного словами в другом — но ведь это не значит понимать язык. Нам нужно осуществить мощный скачок в машинном обучении прежде, чем компьютер научится языку, и еще больший скачок будет необходимо проделать, чтобы понять язык мозга — потому что люди определенно не будут учиться расшифровывать код миллиона одновременно активирующихся нейронов.

Какой простой сейчас кажется колонизация Марса.

Но я готов поспорить, что телефон, автомобиль и посадка на Луну показались бы непреодолимыми технологическими проблемами для людей несколькими десятилетиями ранее. И я готов поспорить, что это —

— покажется совершенно неразрешимым для людей времен этого:

И да, это в вашем кармане. Если прошлое нас чему-то научило, так это тому, что всегда будут существовать технологии будущего, немыслимые для людей прошлого. Мы не знаем, какие технологии, которые кажутся нам совершенно невозможными, в дальнейшем станут повсеместными, но будут и такие. Люди всегда недооценивают Колосс Человеческий.

Если у всех, кого вы знаете, к 40 годам появится электроника в черепе, это произойдет благодаря сдвигу парадигму, который вызвал фундаментальный сдвиг во всей этой индустрии. Этот сдвиг как раз и пытается организовать команда Neuralink. Другие команды работают над этим тоже, и крутые идеи уже начали появляться: