30 марта на «Винзаводе» в рамках фестиваля популярной науки, который во второй раз проводит фонд «Династия», выступил профессор Стив Поттер, доцент и адъюнкт-профессор биомедицинской инженерии в Технологическом университете Джорджии.
Это про него Константин Анохин рассказывал на беседе «От первого лица» про языки мозга. Он говорил, что Стив сделал удивительный проект: это выставка картин, нарисованных механической рукой, которой управляют искусственно выращенные нейроны. После такого анонсирования пропустить лекцию Поттера было невозможно.
- Добрый ночь! – поприветствовал собравшихся профессор в удобном твидовом пиджаке. – Я прошу прощения, если мой русский неловко, я использовал Google Translator». Оказалось, что Стив 25 лет назад учил русский, но все забыл.
Стив начал лекцию «Овеществленные, искусственно выращенные сети для изучения познания, памяти и обработки информации на уровне нейронных сетей» с того, что задал зрителям вопросы, которые показались риторическими: что такое мысль и память, как мы обучаемся, запоминаем и забываем, что такое творчество и так далее. Эти вопросы ученый задал много лет назад и самому себе. Чтобы ответить на них, он решил понять, как работают нейроны – а для этого он с коллегами создал экспериментальную модель.
Взяли они клетки мозга крысиного эмбриона и поместили в стеклянную Чашку Петри, и клетки начали соединяться – оказывается, очень трудно их от этого удержать. Ученым удалось создать гибридную нервную систему из живых и искусственных нейронов, а после соединения ее с механизмом получился «гибробот». Еще они моделировали животных на компьютере – и назвали их «аниматами». Связь компьютера и нейронов происходит так: в Чашку Петри с нейронами подаются сигналы, регистрируются компьютером, а затем в Чашку отправляются новые сигналы.
Фото Маши Федоренко
Эта выдумка, как оказалось, косвенно помогла людям: например, профессор философии Майкл Хорост смог восстановить слух с помощью имплантанта с подобием искусственного интеллекта, о чем и написал потом несколько книг. А еще он смог благодаря имплантанту найти жену: - Правда, теперь он на нее жалуется, но все равно, - пошутил лектор.
Фото Маши Федоренко
Дальше Стив стал показывать слайды со звуковыми дорожками, которые издавали сухой треск: это звуки, которые испускают нервные клетки, когда нет никакой внешней стимуляции. Поттера и его коллег очень сильно заинтересовали эти звуки. Ведь что такое «научение» – это устойчивое изменение в поведении как результат обучения. Дают ли нейроны сигналы роботам, которые учитывают данные, полученные ранее? Если да, значит, они могут обучаться.
Нужна была карта сенсорной связи. Сначала ученые симулировали животное на компьютере – мышку, которая должна была бегать по полю, учась избегать препятствий. Но почему-то мышка ничему не научилась и продолжала врезаться в 3D-столбы. Ученые стали искать причины и выдвинули гипотезу, что всплески нервной активности, возникающей после стимуляции, стирают память. Значит, надо было избавиться от этих самых всплесков. И снотворное тут не поможет – иначе все клетки заснут, и делать ничего не будут.
Тогда ученые решили использовать микроэлектродную стимуляцию нервных клеток: оказалось, что при стимуляции в 20 герц удается сохранить активность без всплесков. И клетки стали учиться! Если искусственная 3-D-мышка шла в неправильном направлении, ученые давали неприятную стимуляцию определенной частоты, и в течение часа анимат учился идти в правильном направлении. А забывание занимало еще час-полтора.
Но Стив Поттер не был разочарован, что все знания так быстро покидали нервные клетки:- Это большое достижение нейронауки – первое обучение нервной ткани с помощью матрицы.
Наконец она рассказал про рисунки, которые рисует механическая рука. Этот проект на стыке науки и искусства называется MEART, и он был создан в Австралии – совместно с лабораторией Стива Поттера. Суть художественного перформанса состоит в том, что механические руки что-то рисуют на бумаге, эти данные фиксирует веб-камера и посылает сигнал обратно в Чашку Петри с нейронами, которые и управляют руками. При этом мозг этого полуискусственного художника находится совсем даже не в Австралии, а в Атланте, США. Что за картины получаются – довольно интересные, и естественно, нравятся они далеко не всем.
Рассказал Стив и еще про одну художественную акцию, в разработке которой его лаборатория тоже принимала участие – проект Silent Barrage, который проходит в нескольких мировых столицах. Этот перформанс выглядит удивительно и таинственно: в комнате стоят колонны, покрытые бумагой. По окружности колонн механические приспособления рисуют по бумаге что-то вроде зигзагов, иногда более темных, иногда более светлых – оказывается, нервные клетки в Чашке Петри получают сигналы с веб-камер о количестве людей, зашедших изучить инсталляцию, и посылают определенные сигналы механизмам.
Затем Поттер сосредоточился на потенциальной пользе, которую может принести развитие нейронауки: можно лечить эпилепсию, если использовать принцип электростимуляции для того, чтобы избегать припадков, можно делать протезы конечностей, которые будут обладать чувствительностью.
Фото Маши Федоренко
Правда, информация «с руки» пока не может поступать прямо в мозг пациентов. Еще можно научиться усыплять и будить собственный мозг. Правда, тогда перед обществом встанут интересные проблемы: например, как защититься от чтения мыслей или как предотвратить, чтобы у нас в голове оказывались чужие мысли.
Настало время вопросов из зала. Поттера спросили, зачем для опытов нужны живые нейроны, если можно взять все и смоделировать на компьютере. Стив ответил, что нейроны – это что-то очень сложное, и пока непонятно до конца, как они работают. К тому же нет таких мощных компьютеров.На вопрос о том, как Стив относится к сингулярности, он ответил уверенно: - За этот горизонт мы не сможем заглянуть никогда.Он пояснил, что сингулярность – это когда технологии шагнут так далеко вперед, что мы не сможем заглянуть в прошлое. Вопросы никак не заканчивались – но Стиву было приятно отвечать на них, и он продолжил общение со зрителями и после лекции.
