В 21 год Стивену Хокингу – тогда еще студенту Оксфордского университета – поставили диагноз боковой амиотрофический склероз (БАС). Этим недугом, который приводит к параличу всех двигательных нейронов, страдают каждые семь из ста тысяч человек на Земле.
Сейчас 75-летний (8 января – день рождения Хокинга) английский физик-теоретик и популяризатор науки может лишь слегка двигать мимические мышцы правой щеки.
Настоящее Время задалось вопросом, как автору теорий возникновения мира в результате Большого взрыва, удается путешествовать, писать свои работы, общаться с коллегами и семьей (у Хокинга – трое детей и один внук).
Итак.
Как Хоккинг "ходит"
Кресло для Хокинга сделала американская компания Permobil на базе своей модели C350 и уникальной системы сидений Corpus 3G, которая повторяет контуры тела человека, обеспечивая максимальный комфорт (сиденье регулируются по всем плоскостям).
Вес кресла (базовой модели без процессоров, монитора и дополнительных гаджетов) – 136 кг.
Максимальная скорость передвижения – 10 км в час.
Одной подзарядки хватает, чтобы "пройти" на этом кресле без остановки 35 км.
Как Хокинг пишет свои работы, читает почту и смотрит ТВ
Главным проводником во внешний мир для Хокинга стал компьютер Lenovo ThinkPad X230t с процессором Intel Core i7 и Solid-State Drive 520 Serie. Процессор установлен в основании платформы кресла.
До 2012 года Хокинг использовал программное обеспечение – EZ Keys, которое, в том числе с помощью инфракрасного датчика, установленного на очках, улавливает малейшее движение мышц щеки Хокинга. Этого сигнала было достаточно, чтобы Хокинг минимальным движением мышц лица мог выбирать определенные символы на дисплее, установленном по левую руку. Однако позднее разработчики признали EZ Keys несколько устаревшей программой.
В июне 2012 года Хокингу представили новую систему – ASTER (Assistive Text EditoR), однако позже разработчики вынуждены были назвать свой новый проект "пыткой ASTER" – Хокинг потратил месяцы на попытку адаптироваться к ней, но ему это так и не удалось.
Лишь к 2014 году появился новый интерфейс – ACAT (Assistive Context-Aware Toolkit), который научился "предсказывать" слова Хокинга. Отныне ученому не нужно полностью печатать словосочетание "черная дыра": если Хоккинг выбирает "черный", система автоматически предлагает ему в пару слово "дыра". (Однажды Хокинг случайно "напечатал" "х х х х", через синтезатор речи это звучало как: "секс секс секс секс").
Сейчас специалисты задумались над тем, как использовать движения не только щеки Хокинга, но и его подбородка (так, в начале 2015 года на кресло Хокинга установили джойстик, который помогает Хокингу с помощью движения челюстей управлять не только компьютерной мышкой, но и креслом).
Через свой компьютер Хокинг может писать работы, листать меню на компьютере, контролировать почту, пользоваться веб-браузером, совершать звонки через Skype, а также открывать и закрывать двери дома и в офисе, включать-выключать свет, телевизор, музыкальные аудиосистемы.
Система также контролирует работу жизненно важных органов Хокинга. На экране высвечиваются все показатели: сердечный пульс, артериальное давление и температура тела.
Как Хокинг "говорит"
Хокинг потерял способность говорить в 1985 году, когда во время поездки в Женеву заболел воспалением легких. Его состояние было критическим. Чтобы помочь ему дышать, врачи провели трахеотомию (проделали отверстие в его шее и поместили трубку в трахею). В результате Хокинг необратимо потерял способность говорить.
Сейчас Хокинг говорит с помощью синтезатора DECtalk. Голосовую программу для Хокинга разработал инженер Массачусетского технологического института (MIT, Massachusetts Institute of Technology) Деннис Клат (Dennis Klatt), который в 80-х гг работал над телефонными автоответчиками.
Изначально Деннис Клат создал три голоса: из записей своей жены (этот голос получил название Beautiful Betty – "Красивая Бетти"), дочери (Kit the Kid – "Кит Малыш") и самого себя (Perfect Paul – "Великолепный Пол"). Последний вариант и стал официальным голосом Хокинга.
Услышать голос Хокинга можно в клипе песни Keep Talking группы Pink Floyd:
А также в одном из эпизодов сериала "Звездный путь: Следующее поколение" (Star Trek: The Next Generation), где один из героев сериала, андроид Дейта, играет в покер на голопалубе с Хокингом (его играет сам Хокинг), Исааком Ньютоном и Альбертом Эйнштейном.
"Раньше жизнь казалась мне скучной, – написал однажды Хокинг, – Но перспектива умереть рано заставила меня понять, что жизнь стоит того, чтобы жить".
***
Когда Хокингу поставили страшный диагноз, врач дали ему от силы четыре года жизни. Хокинг пережил "приговор" врача почти на полвека.
Сейчас ученые дорабатывают систему, которая бы могла работать исключительно с направлением зрачков Хокинга на случай, если откажут и мышцы лица.
Насколько наука продвинулась вперед в области "чтения мыслей" людей и смогут ли в будущем люди, закованные в своем теле, общаться с миром одной лишь силой мысли? Об этом мы спросили Александра Каплана – доктора биологических наук, психофизиолога, профессора кафедры физиологии человека и животных, заведующего лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов на биологическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова.
Александр Каплан
– Насколько можно упростить способ передачи информации от человека, не способного двигаться, говорить или писать?
– Упростить нельзя, но специально для такой цели была разработана технология интерфейса "мозг-компьютер", основанная на известном методе электроэнцефлографии, который однако используется в этом случае не для диагностики заболеваний, а для расшифровки намерения человека набрать на экране компьютера ту или иную букву.
Таким образом, буква за буквой человек может набирать тексты, не пользуясь клавиатурой, можно сказать, напрямую от мозга. На основе этой технологии в нашей лаборатории разработан "Нейрокоммуникатор", который сейчас проходит испытание в нейрологической клинике для постинсультных пациентов с тяжелыми нарушениями движений и речи.
С помощью "Нейрокоммуникатора" пациенты могут без посторонней помощи, не используя мышечные усилия, одними мысленными командами "включать-выключать" бытовые приборы; управлять приводами кровати, прикроватным манипулятором, подающим, например, стакан воды; набирать тексты на экране компьютера; работать в интернете. В настоящее время "Нейрокоммуникатор" проходит испытания в неврологической клинике и в центрах нейрореаблитации. Через 2 года предполагается наладить серийное производство, но для этого нужны индустриальные партнеры.
– Можно ли сравнить мозг человека с компьютером, у которого всего лишь нужно найти "USB-порт", через который в определенный момент можно "скачивать" необходимую информацию или, наоборот, загружать?
– Современное знание о механизмах и функциях мозга человека говорит о том, что иформационно-аналитическая деятельность мозга не имеет никаких аналогий с работой и устройством компьютеров. В частности, это связано с тем, что хранение и анализ информации в мозгу происходит в глубоко распределенных и астрономически сложных нейронных сетях. Достаточно сказать, что мозг содержит на много порядков больше операционно-аналитических единиц, чем самый сложный процессор.
Поэтому, в мозгу нет кабельных систем передачи информации, к которым, можно было бы подключиться, и даже если бы можно подключиться каким-то другим образом, то это все равно ничего бы не дало, так как коды мозговых нейронных систем неизвестны и нет никаких подходов для их расшифровки.
– Возможно ли создать экзоскелет с полным компьютерным обеспечением, чтобы человек мог в нем жить и взаимодействовать с окружащим миром без помощи постороннего?
– Да, это возможно, и прямо сейчас десятки лабораторий компаний по всему миру этим делом успешно занимаются. В частности, в России это компании – "Нейроботик", "Андроидные системы" и такие фундаментальные институты, как ИНЭУМ имени И.Н.Брука.
В настоящее время созданы действующие образцы экзоскелетов отдельных конечностей и всего тела человека. "Горячей точкой" в этом направлении является разработка систем управления экзоскелетами непосредственно от мозга, то есть на основе интерфейсов "мозг-компьютер". В частности, в нашей лаборатории совместно с ИНЭУМ им. И.С.Брука, разрабатываются нейроинтерфейсные системы для управления протезами конечностей, экзоскелетами и фантомами конечностей, а также инвалидными колясками.
– До какой степени ученые научились "читать мысли" человека?
– Согласно современным достижениям и знаниям в науке о мозге человека существуют принципиальные ограничения в разнообразии и возможностях инструментально контакта с мозгом человека. В частности, в настоящее время в мире нет ни одной научной статьи, в которой предполагается возможность инструментального "чтения мыслей".