FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Мы создадим новые органы чувств

Наши органы чувств воспринимают лишь ничтожную часть окружающей информации — мы не ощущаем и трети запахов, доступных собаке, не говоря уже о радиоволнах и других видах излучений, для которых у нас просто нет биологических рецепторов. Но мы не обязаны оставаться в этих рамках!

 

 
Дэвид Иглмен — нейробиолог, популяризатор науки

Мы научились связывать технологии и биологию: сотни тысяч людей живут с искусственным слухом и зрением. Микрофон или камера оцифровывают сигнал и направляют его по электродам во внутреннее ухо к оптическому нерву. И мозг прекрасно понимает, как обращаться с этими сигналами. Или возьмём BrainPort — это маленькая электросетка, которая устанавливается на язык, и туда передаётся информация с камеры, превращающей видеоряд в электротактильные сигналы. В результате слепые люди начинают «видеть» языком — и так хорошо, что могут забросить мяч в корзину или пройти сложную полосу препятствий. Ведь ощущения — это просто электрохимические сигналы, проходящие через мозг. Откуда бы эти сигналы ни поступали, он распознаёт образы и присваивает им значения, создавая свою версию происходящего — ваш субъективный мир.

 

 

Вот он, ключевой момент: откуда бы информация ни приходила, мозг просто разбирается, что с ней делать. Наши органы чувств — всего лишь периферийные устройства, вы подключаете их, и всё работает. Это позволяет матери-природе создавать самые разные входные каналы. У змей есть рецепторы, улавливающие инфракрасное излучение, у чёрной ножетелки — электрорецепторы. У многих птиц есть магнитные рецепторы для ориентации по магнитному полю планеты.

Наша лаборатория разработала для глухих людей жилет, покрытый вибромоторами — такими же, как у вас в телефоне. Когда я говорю, звук преобразуется в последовательность вибраций на жилете — так глухие учатся воспринимать речь. Эти эксперименты дали отличные результаты, но теперь мы всё больше думаем о том, как добавить людям новые виды чувств. Например, можно ли направить поток данных из интернета непосредственно в мозг и научатся ли люди воспринимать этот поток напрямую?

 

А теперь представьте космонавта, способного почувствовать общее состояние МКС, или, например, вас самих, ощущающих такие показатели здоровья, как уровень сахара в крови, состояние микрофлоры

Мы работаем с пилотами квадрокоптеров. Жилет передаёт девять параметров, таких как крен, положение и направление, позволяя пилоту ощущать аппарат. И это только начало. Мы планируем воссоздать современную кабину самолёта, полную приборов, и сделать так, чтобы пилоты чувствовали их показания. А теперь представьте космонавта, способного почувствовать общее состояние МКС, или, например, вас самих, ощущающих такие показатели здоровья, как уровень сахара в крови, состояние микрофлоры. А что, если вы будете видеть на 360 градусов вокруг себя, а ночью ещё и в инфракрасном диапазоне?..

Чем дальше в будущее, тем больше выбор периферийных устройств. Не ждите подарков от матери-природы — как любой хороший родитель, она дала нам все инструменты, чтобы мы выбрали свой путь.

Вопрос теперь стоит так: как вы хотите ощущать Вселенную?

(Из выступления на конференции TED)

Переводчик: Olga Babeeva Редактор: Alexander Bukhonov
Мы состоим из крошечных частиц
и сами являемся частью огромного космоса,
и мы плохо понимаем, что происходит
на таких масштабах,
потому что наш мозг
не эволюционировал для понимания мира на таких масштабах.
Напротив, мы будто в ловушке — нашему восприятию доступна лишь узкая полоска
в сáмой середине.
Странно то, что даже в этом срезе реальности, нашем «доме»,
мы не видим большинства происходящего.
Взять, например, цвета нашего мира.
Это световые волны, электромагнитное излучение — оно отражается от предметов
и попадает на специализированные рецепторы в наших глазах.
Но мы видим не все существующие волны.
На самом деле, мы видим
меньше одной десятитриллионной того, что нас окружает.
Радиоволны и микроволны,
рентгеновское и гамма-излучение проходят через ваше тело прямо сейчас,
и вы этого совершенно не замечаете,
потому что у вас нет биологических рецепторов,
чтобы это почувствовать.
Тысячи разговоров по сотовым телефонам
проходят сквозь вас прямо сейчас
абсолютно незамеченными.
Такие вещи не являются невидимыми по сути.
В реальности, доступной змеям, существует инфракрасное излучение,
а пчёлы видят мир и в ультрафиолете тоже,
и, конечно, у нас в автомобилях есть приборы,
которые ловят сигналы из радиодиапазона,
а в больницах есть устройства, улавливающие рентгеновское излучение.
Но ни то, ни другое вы не можете почувствовать непосредственно,
по крайней мере пока,
потому что у людей в стандартной комплектации нет нужных сенсоров.
То есть наше восприятие реальности
ограничено нашей биологией,
и это идёт в разрез с привычной идеей,
что наши глаза, и уши, и кончики пальцев
просто воспринимают объективную реальность.
На самом деле, мозгу доступна лишь малая часть реального мира.
Если посмотреть на животных,
видно, что разные животные воспринимают разные части реальности.
В тёмном и беззвучном мире клещей
важные сигналы — это температура и масляная кислота;
у чёрной ножетелки
мир ощущений щедро раскрашен электрическими полями;
для летучих мышей, использующих эхолокацию,
реальность состоит из волн сжатого воздуха.
Это срез их экосистемы, доступный для их восприятия,
для этого есть научный термин.
Умвельт,
по-немецки это означает окружающий мир.
Мы предполагаем, все животные считают,
что их умвельт и есть вся объективная реальность,
ведь зачем пытаться представить
что-то недоступное нашим чувствам?
Вместо этого мы принимаем реальность
такой, какой она нам представляется.
Давайте попробуем понять это получше.
Представьте, что вы собака породы бладхаунд.
Весь мир для вас — это запахи.
У вас длинная морда, в которой 200 миллионов обонятельных рецепторов,
и мокрый нос, который отлично улавливает молекулы запаха,
в ваших ноздрях даже есть прорези, чтобы вы вдыхали сразу много воздуха.
Для вас всё — запах.
И однажды вас осеняет.
Вы смотрите на своего хозяина-человека и думаете:
«Каково это — иметь жалкий, убогий нос, как у человека?»
(Смех)
«Каково это — вдыхать ничтожно малое количество воздуха?
Как можно не знать, что в 100 метрах от тебя кот?
Или что твой сосед был на этом самом месте шесть часов назад?»
(Смех)
Из-за того, что мы — люди,
мы никогда не ощущали этот мир запахов,
и мы не осознаём, что упускаем его,
потому что мы надёжно заперты в своём умвельте.
Вопрос в том, можем ли мы выбраться из него.
Как нейробиолог, я заинтересован в том, как технологии
могут расширить наш умвельт
и как это изменит восприятие мира человеком.
Известно, что можно связать технологии и биологию, —
сотни тысяч людей разгуливают
с искусственным слухом и зрением.
Это работает так: микрофон оцифровывает сигнал
и направляет его по электродам прямо во внутреннее ухо.
В случае с имплантом сетчатки берётся камера,
которая оцифровывает сигнал, затем электродная сетка подключается
прямо к оптическому нерву.
Всего 15 лет назад
множество учёных считали, что эти технологии не будут работать.
Потому что эти технологии говорят на языке Кремниевой долины,
а это не тот язык, который используют биологические органы чувств.
Но факт в том, что они работают:
мозг прекрасно понимает, как использовать эти сигналы.
Как мы это объясняем?
Вот большой секрет:
ваш мозг ничего не слышит и не видит.
Он заперт в тишине и темноте черепной коробки.
Всё, что он видит, — электрохимические сигналы,
приходящие с разных кабелей с данными,
это всё, с чем мозг имеет дело, ничего кроме этого.
Поразительно,
но мозг так хорошо понимает эти сигналы,
распознаёт образы и присваивает значения,
что он берёт внутренний мир и создаёт там свою версию всего происходящего —
ваш субъективный мир.
Но вот ключевой момент:
ваш мозг не знает, и ему, в общем-то, всё равно,
откуда он получает данные.
Какая бы информация не приходила, он просто разбирается, что с ней делать.
Это очень эффективный механизм.
Это, по существу, универсальное вычислительное устройство,
мозг просто принимает всё
и разбирается, что с этим делать,
и это, я думаю, позволяет матери-природе
играть с самыми разными входными каналами.
Я называю эту модель эволюции КГ,
не хочу углубляться в технические термины,
но КГ означает «картофельная голова»,
это называние подчёркивает, что все органы чувств,
которые мы знаем и любим, — наши глаза, уши, кончики пальцев —
всего лишь периферийные устройства стандарта «включил и играй»:
вы просто подключаете их, и всё работает.
Мозг сам понимает, что делать с входящей информацией.
Если взглянуть на царство животных,
можно найти множество периферийных устройств.
У змей есть тепловые рецепторы, улавливающие инфракрасное излучение,
у чёрной ножетелки есть электрорецепторы,
а у крота-звездоноса есть отросток
с 22 пальцами,
которыми он ощупывает окружающий мир и выстраивает его объёмную модель;
у многих птиц есть магнитные рецепторы для ориентации
по магнитному полю планеты.
Это означает, что природе не нужно постоянно
переделывать мозг.
Вместо этого, после того как сформировались принципы работы мозга,
всё, о чём беспокоится природа, — создание новых периферийных устройств.
Итак, что же это означает?
Это означает,
что нет ничего особенного или основополагающего
в биологическом строении наших тел.
Это просто то, что мы получили
в процессе долгой и непростой эволюции.
Но мы не обязаны оставаться в этих рамках,
и лучшее доказательство этого —
так называемое сенсорное замещение.
Это когда информация попадает в мозг
по необычным каналам восприятия,
а мозг сам понимает, что с ней делать.
Может показаться, что это просто болтовня,
но первая работа, описывавшая это, появилась в журнале Nature в 1969 году.
Учёный Пол Бах-и-Рита
сажал слепых людей в модифицированное стоматологическое кресло
и включал специальную видеокамеру:
когда он помещал что-то перед камерой,
люди чувствовали это изображение —
оно вдавливалось им в спину с помощью решётки из соленоидов.
То есть если он водил кофейной чашкой перед камерой,
люди чувствовали это спиной,
и, поразительно, но слепые люди стали очень хорошо определять,
что стоит перед камерой,
просто чувствуя это поясницей.
Есть множество более современных вариаций этого опыта.
Звуковые очки, которые записывают видео того, что вы видите,
и превращают это в звуковой ландшафт:
когда что-то движется, приближается и удаляется,
оно звучит как «бз-з, бз-з, бз-з-з».
Вроде какофония,
но через нескольких недель слепые люди начинают очень хорошо понимать,
что находится перед ними,
основываясь на том, что слышат.
Сигнал может поступать как угодно:
в этой системе используется электротактильная сетка на лбу,
так что вы лбом чувствуете, что находится перед вами.
Почему лоб? Вы его ни для чего другого не используете.
Самая современная версия называется BrainPort:
это маленькая электросетка, которая устанавливается на язык,
и видеоряд превращается в слабые электротактильные сигналы,
и слепые люди так хорошо это осваивают, что могут закинуть мяч в корзину
или пройти сложную полосу препятствий.
Они видят языком.
Звучит безумно, да?
Но помните, зрение —
это просто электрохимические сигналы, проходящие через ваш мозг.
Ваш мозг не знает, откуда эти сигналы приходят.
Он только понимает, что с ними делать.
В нашей лаборатории мы работаем над сенсорным замещением для глухих,
и я работаю над одним проектом
с аспирантом нашей лаборатории Скоттом Новичем,
который возглавляет его для своей диссертации.
Вот что мы хотим сделать:
мы хотим, чтобы звуки окружающего мира преобразовывались так,
чтобы глухой человек мог понять, что говорят другие люди.
Мы хотели, учитывая распространённость и мощность переносных устройств,
чтобы это работало на сотовых телефонах и планшетах
и чтобы это можно было носить,
например, под одеждой.
Вот опытная модель.
Когда я говорю, звук записывается планшетом,
затем он отображается на жилет, покрытый вибромоторами,
такими же как у вас в телефоне.
Когда я говорю,
звук конвертируется в последовательность вибраций на жилете.
Это не просто идея:
планшет передаёт сигнал по Bluetooth, а на мне надет этот самый жилет.
И когда я говорю... (Аплодисменты)
звук переводится в последовательность вибраций.
Я чувствую мир звуков.
Мы тестировали всё это вместе с глухими людьми,
и оказалось, что после небольшого промежутка времени
люди начинают чувствовать, они начинают понимать
язык жилета.
Это Джонатан. Ему 37 лет. У него есть степень магистра.
Он был рождён глухим,
что означает, что часть умвельта ему недоступна.
Джонатан тренировался с жилетом по два часа в день четыре дня,
и вот он на пятый день.
Скотт Нович: «Ты».
Дэвид Иглмэн: «Скотт говорит слово, Джонатан чувствует его жилетом
и пишет его на доске».
СН: «Где. Где».
ДИ: «Джонатан способен переводить этот сложный узор вибраций
и понимать, что ему говорят».
СН: «Трогать. Трогать».
ДИ: Он делает это не...
(Аплодисменты)
Джонатан не делает это осознанно, потому что узоры вибраций слишком сложны,
но его мозг начинает находить закономерности, которые позволяют понять,
что означают эти данные,
и мы надеемся, что после где-то трёх месяцев использования жилета
он сможет напрямую воспринимать информацию на слух, бессознательно,
так же как слепые люди, проводя пальцем по символам азбуки Брайля,
понимают их значение напрямую, без всякого сознательного вмешательства.
Эта технология может изменить мир,
потому что единственное другое решение проблемы глухоты — кохлеарный имплантат,
для установки которого необходима инвазивная операция.
А эта технология может быть в 40 раз дешевле кохлеарного имплантата,
что делает её доступной для всего мира, даже для беднейших стран.
Мы были очень воодушевлены результатами по сенсорному замещению,
но теперь мы всё больше думаем о сенсорном дополнении.
Как можно использовать такие технологии, чтобы добавить новый вид чувств,
чтобы расширить умвельт человека?
Например, можно ли направить поток данных из Интернета
непосредственно в мозг,
и смогут ли люди научиться воспринимать этот поток напрямую?
Вот эксперимент, который мы проводим в лаборатории.
Человек чувствует поток данных из Интернета в режиме реального времени
в течение пяти секунд.
Затем появляются две кнопки, и он должен сделать выбор.
Он не знает, что происходит.
Он делает выбор и получает отклик через секунду.
Вот в чём дело:
человек понятия не имеет, что означают сигналы,
но мы увидим, станет ли он лучше определять, какую из кнопок нажать.
Он не знает, что мы передаём
реальные данные с фондовой биржи,
он принимает решения о покупке и продаже.
(Смех)
А отклик говорит, правильно он выбрал или нет.
В результате мы увидим, можно ли расширить умвельт человека,
чтобы через несколько недель он получил
прямое восприятие экономических изменений на планете.
Потом мы расскажем вам, насколько удачно всё прошло.
(Смех)
Вот ещё одно направление исследований:
во время выступлений этим утром мы автоматически сканировали Твиттер
по хэштегу TED2015
и проводили автоматический анализ тональности текста —
выясняли, какие слова используются: позитивные, негативные или нейтральные.
И всё это время
я чувствовал это:
я подключён к совокупным эмоциям
тысяч людей в реальном времени.
Это новый вид ощущений для человека, теперь я знаю,
как у всех дела и как сильно вам всё это нравится.
(Смех) (Аплодисменты)
Это больше, чем обычно доступно людям.
Мы также расширяем умвельт пилотов.
В данном случае жилет передаёт девять параметров
с этого квадрокоптера:
тангаж, рыскание, крен, положение и направление,
и это улучшает способность пилота им управлять.
По сути мы расширили его ощущения при помощи данных с летательного аппарата.
И это только начало.
Мы хотим взять современную кабину, полную измерительных приборов,
и сделать так, чтобы вместо считывания показаний, пилоты чувствовали их.
Мы живём в мире информации,
и есть разница между доступом ко множеству данных
и их прямым восприятием.
Я думаю, что сейчас перед нами безграничные возможности
по расширению возможностей человека.
Только представьте космонавта, способного почувствовать
общее состояние Международной космической станции,
или, например, вас самих, чувствующих незримые показатели вашего здоровья:
уровень сахара в крови, состояние микрофлоры.
Или представьте 360-градусное зрение или возможность видеть в ИК и УФ диапазоне.
Суть вот в чём: чем дальше в будущее мы уходим,
тем больше будет выбор периферийных устройств.
Нам больше не нужно ждать сенсорных подарков от матери-природы,
подарков в её темпе,
вместо этого, как любой хороший родитель, она дала нам все инструменты,
чтобы мы могли сами определить свой путь.
Так что, вопрос теперь стоит так:
как вы хотите ощущать вселенную?
Спасибо.
(Аплодисменты)
Крис Андерсон: Вы это чувствуете? ДИ: Да.
На самом деле это первый раз, когда я чувствую аплодисменты жилетом.
Это приятно. Похоже на массаж.
КА: Твиттер с ума сходит. Просто с катушек слетел.
А эксперимент с фондовой биржей,
это может быть первый эксперимент, который сам обеспечит себе финансирование
навсегда, если всё получится, верно?
ДИ: Да, мне больше не придётся писать заявки на гранты.
КА: Давайте на минуту побудем скептиками,
всё это чудесно, но ведь большинство свидетельств подтверждают
лишь возможность сенсорного замещения,
но не сенсорного дополнения, так?
То есть, возможно ли, что слепые люди могут видеть с помощью языка,
потому что у них есть зрительная кора, готовая к обработке такой информации,
и что это — необходимое условие?
ДИ: Это хороший вопрос. На самом деле мы не знаем
даже теоретических пределов способностей мозга по обработке разных типов данных.
Однако известно, что мозг — невероятно гибкая штука.
Когда человек слепнет, то, что мы называли зрительной корой,
захватывают другие процессы: осязание, слух, работа со словарным запасом.
Это говорит нам, что кора головного мозга делает всего одну вещь, но очень хорошо.
Она просто проводит некоторые виды вычислений.
И если мы возьмём разные примеры, скажем, шрифт Брайля,
люди получают информацию через подушечки пальцев.
Я не думаю, что есть причина считать, что существует теоретический предел,
который мы можем определить.
КА: Если всё это подтвердится, вас завалят предложениями.
Существует невероятно много возможных применений.
Вы готовы к этому? Чего вы больше всего ожидаете, развития в каком направлении?
ДИ: Существует много приложений.
Кроме сенсорного замещения, я уже упоминал
о космонавтах на космической станции, они тратят много времени,
наблюдая за вещами, которые они могли бы просто почувствовать.
Этот способ отлично подходит для восприятия многомерных данных.
Суть в том, что наша зрительная система хорошо различает пятна и края,
но она очень плохо справляется с современным миром —
с экранами с огромным множеством данных.
Нам приходится медленно переносить своё внимание.
А это способ просто почувствовать состояние чего-то,
так же как вы чувствуете состояние вашего тела.
Тяжёлая промышленность, безопасность, ощущение состояния завода,
вашего оборудования, я думаю, тут сразу найдётся применение.
КА: Дэвид Иглмен, огромное спасибо за сногсшибательное выступление.
ДИ: Спасибо, Крис. (Аплодисменты)


Иллюстрации

neinvalid.ru

 

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Алгоритм ALICE определит способности иммунитета по одному анализу крови

Синтетический геном

Ядовитые млекопитающие

Всем известно, что существуют ядовитые змеи, насекомые, пауки, многие слышали о ядовитых рыбах, растениях, но мало кто знает, что есть и ядовитые млекопитающие. Первые млекопитающие на Земле, во всяком случае, часть из них, были ядовитыми.

Физики МГУ обнаружили в редкоземельном соединении два сложных магнетизма

Сотрудники Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с коллегами из Российской академии наук синтезир

Ученые МГУ исследовали механизмы влияния модификаций белков на апоптоз

Сотрудники факультета фундаментальной медицины МГУ имени М.В.Ломоносова описали молекулярные механизмы влияния посттрансляционных модификаций белков семейства каспаз на