Научная фантастика или факт: мгновенное обучение, как в «Матрице»

«Я знаю кунг-фу». Это одна из самых запоминающихся фраз из фильма 1999 года «Матрица». Персонаж Киану Ривза, Нео, произносит её после того, как боевое искусство за считанные секунды загружается в его мозг через футуристический компьютерный разъём в его черепе.
Если бы это действительно было так просто… Сейчас для того, чтобы стать мастером кунг-фу, требуются тысячи часов практики. Но есть несколько хитростей, с помощью которых процесс освоения навыка может быть усилен технологически. Возможно, однажды будут совершены серьёзные прорывы в нескольких важных областях, и усвоение знаний и навыков будет происходить на огромных скоростях посредством хирургически имплантированного и внешнего оборудования.

«Эта концепция не является абсолютно фантастической», говорит Брюс МакНотон, нейробиолог из Университета Летбриджа в Канаде. «Я думаю, она будет реализована в ближайшие пару сотен лет».

Замаскированная тренировка мозга

Обучение – это утомительный процесс, спросите любого студента-математика или атлета, готовящегося к Олимпийским играм. Повторение упражнения, не важно, решаете ли вы математические задачи или прыгаете с шестом, постепенно внедряется в долгосрочную ментальную и мышечную память.
Исследование, опубликованное в прошлому году, предполагает, что процесс обучения может быть ускорен, при чём так, что обучающийся даже не заметит этого. Название этой техники даже имеет звучное научно-фантастическое имя: учёные называют её «декодированная обратная нейрологическая связь».
С помощью сканера мозга учёные наблюдали за паттернами активности в визуальном кортексе участников эксперимента, в то время как те были заняты рассматриванием различных ориентаций какого-либо объекта. В течение многочасовых сессий на протяжении нескольких дней участники выполняли конкретное ментальное задание – сконцентрироваться на зелёном диске так, чтобы он вырос в размерах – это исследователи назначили паттерном одной из ориентаций. Со временем участники научились лучше идентифицировать эту конкретную ориентацию объекта, даже не заметив, что их тренировали этому процессу. Другими словами, они научились.
Подобный тип непрямого сублиминального обучения может однажды вылиться в обучение кого-либо, к примеру, игре на фортепиано или выполнению броска дзюдо.
«Это пока ещё не «Матрица»», говорит Такео Ватанабе, профессор нейромедицины из Бостонского университета и ведущий автор исследований по декодированной обратной нейросвязи. «Но это может быть превращено в очень мощный инструмент, который может во многом напоминать то, что мы видели в фильме».

От визуализации к актуализации

На данный момент эта техника была применена только к перцептивному обучению (а конкретно, визуальному обучению). Применение её к моторному обучению – скоординированному движению членов тела, балансу и дыханию, которые и составляют, к примеру, кунг-фу – будет серьёзным вызовом.
«Моторное обучение подобно перцептивному, поэтому мы почти уверены, что эта техника может быть применена и к нему», говорит Ватанабе. «Но моторное обучение требует улучшения в последовательности движений, так что это может занять долгое время».
Ватанабе продолжает: «Вполне вероятно, что есть возможность научить человека выполнять одно движение лучше, чем он делал это раньше, в течение одного года или около того, с использованием этой технологии».
И хотя это практически вечность по сравнению со скоростью обучения кунг-фу Нео, техника Ватанабе имеет ключевое преимущество. «В «Матрице» информация и навыки напрямую физически транслируются в мозг», говорит он. «Наш метод лучше тем, что нам не нужно внедряться в мозг человека». Другими словами, эта техника не требует наличия гигантского разъёма на затылке ученика.

Погружаясь в «Матрицу»

Нео и его друзья имеют различные порты по всему телу для питающих трубок и других сенсорных кабелей. Наиболее важным является большой разъём в основании черепа, который позволяет Нео подключаться к обучающей машине. Подключившись, он может изучать новые способности в виртуальной реальности Матрицы.
Медицинская наука на сегодняшний день предлагает сходные, но далеко не такие продвинутые устройства, называемые нейро-машинные интерфейсы. Эти экспериментальные устройства позволяют парализованным людям управлять механической рукой-манипулятором с помощью одной только мысли. Имплантат в мозгу человека регистрирует электрическую активность нейронов, которая затем транслируется в движения механической руки.
Продолжающееся развитие этих систем должно существенно помочь в реабилитации больных. «Мы сможем поверхностно манипулировать мозгом уже в ближайшие несколько десятилетий, и даже делать такие вещи, как например восстановливать грубое визуальное восприятие для слепых или считывать грубые управляющие сигналы для искусственных протезов», говорит МакНотон. «Подобные вещи делаются уже сейчас».
Ввод и вывод подобных сигналов между тем оказывается достаточно близко от настоящего «программирования» мозга, которое мы видим в «Матрице». Но чтобы выполнять что-то подобное, учёным требуется гораздо более глубокое понимание физических основ памяти и мышления.

Нейроинженерия

Мозг содержит в себе порядка ста миллиардов нейронов, которые соединены между собой триллионами нейронных связей, которые называются синапсами. Память – по крайней мере, частично – физически «записана» в изменяющихся соединениях нейронов и возможно в самой нейронной архитектуре. Перепрограммирование клеток мозга для формирования новых воспоминаний потребует прецизионной точности и чрезвычайно малых масштабов оперирования.

«В принципе, возможно сделать запись с нескольких нейронов и затем стимулировать их, и это в некотором смысле будет возбуждать всю систему», говорит МакНотон. «Но с текущим уровнем технологии эта концепция потребует массивного вмешательства в мозг, что повлечёт за собой серьёзные повреждения, и имплантат всё равно будет отторгнут иммунной системой человека».
Если предположить, что лекарства или особые покрытия позволят избавиться от атак иммунной системы, и что имплантаты смогут взаимодействовать с внешними устройствами для выборочного изменения нейронов на молекулярном уровне, перед нами встанет другой фундаментальный вопрос: говорят ли мозги каждого человека на одном и том же языке?

Учёные десятки лет работают над расшифровкой «нейронного кода» мозга. Паттерны активности мозга при обучении, рассуждении и запоминании могут существенно различаться у разных людей. В этом случае мозги людей не будут действовать как стандартизованные компьютеры, которые могут с лёгкостью принять общую программу обучения кунг-фу.

Но, несмотря на все эти препятствия, Ватанабе настроен оптимистично. Он считает, что учёные с помощью техник подобных декодированной обратной нейрологической связи, скоро научатся стирать нежелательные травмирующие воспоминания и усиливать обучение.
Однако кунг-фу не находится на вершине списка приоритетов Ватанабе. Его номер один – это обучение игре на гитаре. «Я хотел бы научиться играть как Джимми Пейдж из Led Zeppelin», говорит он.

Источник