Когда для управления автомобилем не потребуется руль?

Миниатюрный вертолет начинает набирать высоту и поднимается высоко над крышами домов. Под ним ярко-зеленый газон, а впереди — неподвижно висящий в воздухе обруч. Вертолет на секунду замирает на месте, а затем пролетает прямо через кольцо. Резкий вираж, и машина направляется к следующему препятствию.

Разворачивающееся на экране действие больше всего напоминает компьютерную игру. Но на самом деле этот виртуальный полет — серьезный научный эксперимент. Игровым тренажером управляет сосредоточенно сидящий в кресле человек. Он отдает команды с помощью мыслей. Никакой фантастики здесь нет — контролировать полет позволяет обычный энцефалограф. Ученые из Университета Миннесоты подключили медицинский прибор к компьютеру и написали для него специальную программу.

Сила мысли

Врачи используют энцефалографию для того, чтобы наблюдать за мозгом пациентов. Диагностическое устройство улавливает слабые электрические сигналы, которые испускают нервные клетки. Достаточно закрепить на голове человека набор датчиков, и прибор готов к использованию.

Опытный оператор энцефалографа может легко определить, как себя чувствует пациент. Например, расслаблен тот или напряжен. Все просто: в разных состояниях мозг испускает непохожие друг на друга наборы сигналов. А еще с помощью прибора можно «перехватывать» команды, которые человек дает своим мышцам. Или только собирается дать. Чтобы лучше понять, как это происходит, расслабьтесь и представьте себе, что вы медленно поднимаете вверх свою руку. Вы только думаете о жесте, а ваш мозг уже вовсю работает — в нем заранее включаются области, управляющие движением. Энцефалограф такую активность сразу бы зарегистрировал. В эксперименте с виртуальным вертолетом именно это и происходило.

Ученые опубликовали результаты «летных испытаний» в конце октября. В своей статье они подробно описали, как участники опыта управляли машиной. Например, чтобы направить вертолет вперед, пилоту достаточно было вообразить, что он одновременно поднимает обе руки. А когда волонтер представлял себе то, что он высовывает язык, машина начинала набирать высоту. Несколько комично, но зато весьма эффективно.

Эксперимент показал: большинство «пилотов» проходит виртуальную полосу препятствий без особых проблем. А это означает, что уже сейчас с помощью мозга можно отдавать разнообразным устройствам довольно сложные команды. Конечно, до настоящего управляемого мыслями вертолета нам пока еще далеко. Но кое-какие образцы послушной мозгу техники существуют.

Вот один пример — система «мысленного» набора текста австрийской компании g.tec. Это устройство предназначено для тяжелобольных и парализованных людей. С его помощью они могут писать окружающим короткие текстовые сообщения. Клавиатуры не нужно — ее заменяет энцефалограф и микрокомпьютер. Специальная программа позволяет человеку выбирать нужные буквы прямо на экране, контролируя курсор с помощью мыслей.

В американском оборонном агентстве DARPA тоже думают над тем, как заменить руки реагирующим на сигналы мозга устройством. Причем заменить в буквальном смысле слова. Военные финансируют исследовательский проект по созданию электронной системы управления протезами. У них уже есть рабочий прототип — снабженная двигателями механическая рука отзывается на команды мозга. Разработкой контролируемых мыслями протезов занимаются и в России — проект по созданию подобного устройства был зарегистрирован в этом году в реестре инновационного центра «Сколково» (про еще одну российскую разработку — профессора биофака МГУ Александра Каплана смотрите здесь. — Forbes).

«Умное» кресло-каталка

Помочь инвалидам призвано еще одно устройство — «умное» кресло-каталка. Пациенту достаточно отдать мысленную команду, и вот он уже движется в нужную сторону. Такие кресла сейчас создают в исследовательских центрах по всему миру. Один из лидеров этого направления — Федеральная политехническая школа Лозанны.

В Японии инвалидными креслами, понимающими мысли, давно занимается автогигант Toyota.

Автомобиль будущего

У автопроизводителей особенный интерес ко всему, что связанно с управлением техникой при помощью мозга. Их конечная цель — автомобиль будущего, способный «читать мысли» водителя и реагировать на них. Над прототипами такой системы управления недавно начали работать специалисты сразу двух японских компаний: Nissan и Honda. Как это может выглядеть в будущем, можно понять уже сейчас — благодаря исследованию специалистов из Берлинского технического университета. Они создали экспериментальный образец системы торможения, которая реагирует на мысли водителя ­— ему достаточно представить, что он резко нажимает на педаль. Пока система проходит испытание на виртуальном тренажере, настоящий автомобиль ей доверят нескоро. Но кое о каких результатах инженеры сообщают уже сейчас — энцефалограф позволяет водителю начать торможение примерно на 130 миллисекунд быстрее, чем это удается сделать при помощи привычной педали. Ничтожно малый выигрыш? На первый взгляд, да. За это время  человек не успеет даже моргнуть (на это обычно уходит 300-400 миллисекунд). Но на больших скоростях счет идет на каждую долю секунды, так как в экстремальных ситуациях время становится вопросом жизни и смерти.

Немецкие исследователи уверены, что управление автомобилем с помощью мысли сделает вождение более безопасным. А японские инженеры из Honda дают прогноз на то, когда энцефалограф сможет полностью заменить руль — по их версии, уже через 10 лет.

Не исключено, что в 20-х годах XXI века управление автомобилем при помощи мысли, действительно, станет возможным. Например, в лабораториях и на полигонах. Но внедрение данной технологии в массовое производство автомобилей еще долго будет сдерживаться одним простым обстоятельством:  любая система может дать сбой. От этого не застрахованы даже многократно испытанные узлы и агрегаты. А принципиально новые устройства и подавно.

В прошлом году компания Volvo устроила презентацию перспективной системы автоматического торможения. Оборудованный ею автомобиль способен самостоятельно распознать внезапно возникшее на дороге препятствие и затормозить. К сожалению, в присутствии сотен зрителей машина разогналась по прямой и на полном ходу врезалась в преграждающий ей дорогу грузовик. Один из компонентов системы так и не сработал, и это после многих часов испытаний…

Системы автоматического торможения разрабатывали десятки лет, и они начали появляться на рынке только сейчас. Технологии управления автомобилем с помощью энцефалографа предстоит пройти еще более длинный путь, прежде чем производители рискнут устанавливать такие устройства в серийные автомобили. На кон поставлено слишком многое — безопасность, бизнес, репутация.

Но это не означает, что системы управления техникой с помощью мыслей не смогут стать массовыми в ближайшее время. Это может произойти  в тех сегментах, где их применение не представляет серьезного риска. В тех же автомобилях энцефалографу вполне можно доверить контроль над музыкальной системой, кондиционером и стеклоподъемниками. Осталось только сделать датчики мозговой активности удобными и портативными, так как мало кто согласиться, садясь в машину, каждый раз надевать специальный шлем с электродами. А вот небольшой обруч, напоминающий наушники, всем подойдет.

Игры разума

Есть еще одна область, где системы «мысленного управления» способны быстро выйти на рынок. Это компьютерные  развлечения. В этом месяце исполнился год знаменитому продукту Microsoft — Kinect. Система из инфракрасных датчиков и камер подключается к игровой приставке и позволяет человеку управлять виртуальными персонажами с помощью движений собственного тела. За первых 60 дней продаж, во всем мире купили 8 млн таких устройств. Эти цифры обеспечили Kinect место в Книге рекордов Гиннесса. Управление компьютерными играми с помощью мозга не менее привлекательная идея. И чтобы довести ее до ума, нужно совсем немного времени. В этом смысле виртуальный вертолет, которым можно поуправлять в Университете Миннесоты, не только демонстрационный опыт, но и почти готовый коммерческий продукт.