Бринальный мазохизм

Генри Шеппард (www.sheppard.ru)

Хакер, номер #101, стр. 040

Немного об использовании возможностей наших мозгов

У человечества есть много фобий, но очень мало настоящих страхов. Боязнь потерять работу, обожаемую стерву, собутыльника и т.д. - это фобии. Люди успешно избавляются от них как самостоятельно, так и при помощи специалистов. Однако есть и страхи: смерть, маленькие зеленые пришельцы и запах подгоревшего молока.

Смерть обсуждать бессмысленно. Запах горелого белка тоже - это практически синоним смертельной опасности для любого белкового организма. Зато вот маленькие зеленые алиены с Марса - это очень серьезная тема, требующая детального рассмотрения! Она включает в себя кучу всевозможных составляющих: от ненависти к хуту или тутси до антисемитизма или драки на овощном базаре. Человек боится незнакомого и чужого ровно до тех пор, пока не убедится в том, что от него не исходит опасность или что у чужака есть слабые места, но редко рискует проверить это самостоятельно.

Следует заметить, что марсиане и африканские племена - цветочки. Племена вооружены устаревшими АК47 и пулеметами Bren времен Второй мировой - при необходимости хватит пары дней работы авиации, чтобы разогнать их. С алиенами ситуация тоже под контролем: астрономы предлагают премию за идею о том, как избавиться от астероида, который прилетит примерно через 100 лет. О зеленых монстрах - ни гу-гу, значит, они тоже пока не угрожают Человечеству.

Однако Враг среди нас. Пока он неопасный и проявляет себя только в недрах лабораторий. Это те самые Огромные Человекоподобные Роботы, о которых обмолвился президент во время телевизионного «общения с народом» всего полгода назад. При всей комичности ситуации нужно помнить, что многие катастрофы мира происходили именно из-за того, что люди не спешили обращать внимание на мелочи.

«Мозги... нам нужны мозги!» (с) «Живые мертвецы»

В настоящий момент все компьютеры и гаджеты имеют так называемые «устройства ввода». Неважно, что это: клавиатуры, мышь, джойстик и т.п. Практически все они требуют мышечного усилия, чтобы посредством кнопки, колесика или рычажка передать необходимую информацию устройству. Очевидно, что это архаика. В то время как компьютер считает мегагерцы сотнями, человек не в состоянии достигнуть реакции мышц и в 5 Гц. Среднестатистический человек тратит около 0,3 секунды на то, чтобы «продумать» и выполнить движение. Это запаздывание обусловлено конечной, весьма низкой скоростью передачи сигнала между нейронами головного мозга и периферии.

Строго говоря, нейрон - это нервная клетка, через которую передается информация в организме. Она представляет собой, по сути, единицу нервной системы человека и животных. При достижении порогового уровня возбуждения, поступающего в нейрон из разных источников, он генерирует разряд, называемый потенциалом действия. Как правило, нейрон должен получить много приходящих импульсов, прежде чем в нем возникнет ответный разряд - отсюда и задержка. Все контакты нейрона (синапсы) делятся на два класса: возбудительные и тормозные. Активность первых увеличивает возможность разряда нейрона, активность вторых — снижает. Ответ нейрона на активность всех его синапсов представляет собой результат своеобразного «химического голосования». Частота ответов нейрона зависит от того, с какой периодичностью и интенсивностью возбуждаются его синаптические контакты, но и здесь есть свои ограничения. Генерация импульсов (спайков) делает нейрон недееспособным примерно на 0,001 с. Этот период называется рефрактерным, он нужен для восстановления ресурсов клетки. Период рефрактерности ограничивает частоту разрядов нейронов, которая колеблется в широких пределах: по некоторым данным от 300 до 800 импульсов в секунду.

Очевидно, что было бы неплохо избавиться от мышечных культей и снимать информацию напрямую. То есть развлекаться трепанацией, хирургическими пилами, зубилами и молотками, забрызгивать кровью белоснежные халаты и тыкать проводами из розетки прямо в нежную кору головного мозга. Уже не по себе…

Но еще страшнее станет тогда, когда ты осознаешь, каким будет конечный результат. Ведь мало того что реакция приема сигнала любым устройством повысится в сотни раз (примерно в 200), так еще и само устройство может быть только не дурацкой сетевой игрой, где игрок с «правлеными» мозгами будет отстреливать в 200 раз больше врагов. Это может быть настоящее оружие.

Киборги - вот чего нам необходимо опасаться! Они будут лучше нас, людей, во много раз. Умнее, с лучшей памятью, со встроенными телефонами, модемами, фото- и видеоаппаратами и прочей дребеденью, которую мы сейчас таскаем на себе как вьючные животные.

Очевидно, что Врага нужно изучить, тем более что существуют прототипы. Пока слабые и неопасные, но многообещающие.

«Из этих яиц вылупляются ганглы» (с) какой-то трэшевый фильм

Пока СМИ заметили только две разработки, связанные с реальной «технологией киборгов». Обе связаны с медицинскими исследованиями и предназначены для замены ампутированных конечностей.

Шотландцы впервые реализовали полноценную систему приводов, которые управлялись при помощи сигналов, снимаемых с нервных окончаний. Искусственную конечность получил доброволец Кэмпбелл Эйрд, который лишился руки из-за рака. Известность разработка приобрела после того, как Эйрд смог возобновить полеты на своем частном самолете и заниматься спортивной стрельбой. Однако шотландское и британское правительства не слишком баловали университетских исследователей финансированием, поэтому для создания первого прототипа потребовалось несколько лет в период с 1987 по 1993 год и множество небольших грантов от международных организаций. В настоящий момент эта разработка хоть и считается самой совершенной, но, в действительности, до этого ей очень далеко: конечность обладает четырьмя основными функциями и, кроме узлов в локте и запястье, имеет узел в плече. Прототип стоит $170 тысяч, хотя, по признанию разработчиков, промышленный вариант может идти по цене бюджетного автомобиля - около $7-10 тысяч.

Американцы всего полгода назад собрали намного более примитивный аналог, но позаботились о его рекламе. Даже российское ТВ захлебывалось от восторга по поводу домохозяйки, которой «восстановили» руку. Но журналисты, как обычно, все переврали, восторгаясь не сложной операцией, а механической культей.

Однако если забыть о глупости журналистов и покопаться в текущих промышленных разработках, то сразу бросается в глаза тот факт, что инженеры и исследователи пока всерьез не взялись за «киборгизацию» человеческого организма, занимаясь «внешними надстройками». Самой яркой разработкой является Bleex - новый писк суровой солдатской моды. Однако даже эта система построена на обработке рефлексов и мышечного усилия человека без вмешательства внутрь организма.

Идея, позаимствованная из фантастики, на самом деле, вполне логична и своевременна. Современный солдат - это уже не гора мышц, а гора всевозможного оборудования. Вес амуниции, превышающий 30 кг, уже давно стал реальностью, но еще не успел стать пределом мечтаний чокнутых генералов. А раз есть спрос, то рано или поздно появится и предложение - команда профессора Казеруни из Беркли начала разработку экзоскелета, который позволит переносить солдату более 100 кг амуниции. Первый прототип уже готов и демонстрирует если не прыть и изящество, то, по крайней мере, грузоподъемность.

Bleex состоит из пары гидравлических ножных «костей» с более чем четырьмя десятками сенсоров, контрольного компьютера и двигателя, который регулирует «силу» в зависимости от активности ног человека. Неизвестно, правда это или просто легкое милитаристское кокетство, но разработчики утверждают, что современная военная форма идеально подходит для конструирования удобных креплений «костей».

Двигатель нагнетает давление в гидравлической системе до 1000 Па/дюйм2 не только для обеспечения движения, но и для выработки электричества. Устройство потребляет порядка кварты углеводородного топлива (им может быть и бензин) за 15 минут активной работы. Экзоскелет управляется не только самим оператором, но и датчиками с компьютером, который по паттерну движения и рефлексов вычисляет оптимальную скорость и амплитуду двигательных актов, что позволяет свести к минимуму силовые затраты человека. Оператор только слегка двигает ногами.

Как видишь, ничего серьезного безумные ученые вроде бы пока не предложили. Наверняка, они просто искусно скрывают своих Огромных Боевых Роботов. Я легко докажу тебе это.

Теория

Начинка черепа всегда интересовала эскулапов, но впервые внятная технология изучения головного мозга была предложена только в 1929 году. Тогда австрийский психиатр Х. Бергер обнаружил так называемые «мозговые волны», которые можно регистрировать на поверхности черепа. При этом он заметил, что состояние испытуемого существенно меняет характеристики этих сигналов. Наиболее заметными оказались сигналы относительно большой амплитуды с характерной частотой около 10 циклов в секунду - Бергер дал им название «альфа-волны». В более активном состоянии пациента Бергер зафиксировал «бета-волны» с более высокой частотой. В итоге это открытие привело к созданию электроэнцефалографического (ЭЭГ) метода изучения мозга.

Сейчас метод ЭЭГ - один из самых технически простых и наиболее перспективных методов изучения мозговой деятельности. Однако нужно признать, что пока еще ЭЭГ относится к наименее расшифрованным источникам данных. Очевидно, что исследователю не удастся ограничиться одним лишь этим методом, но инженеру его возможностей может вполне хватить.

Практика

При разных состояниях сознания и эмоциональных состояниях человека его ЭЭГ сильно отличается. Получившийся график врач обычно расшифровывает «на глазок», точнее, сравнивает его с эталоном. Большего от него и не требуется. Несложно было додумать этот процесс и попытаться выделить определенные состояния сигналов, снимаемых с головного мозга.

Предварительно я провел анализ различных состояний собственного мозга на обычном электроэнцефалографе. Я вводил себя в состояние самовнушения, пугал, смешил себя, смотрел на яркую лампу и, наоборот, выключал свет. На основе собранных данных на энцефалограмме были выделены определенные точки, которые достаточно точно характеризовали мое состояние.

Так как моя задача состояла в том, чтобы ограничиться исключительно мозговой деятельностью, то в качестве «раздражителя» я использовал сильные эмоции: смех, отвращение и т.д. - все те состояния, в которые человек может погружать себя самостоятельно посредством воспоминаний. Например, достаточно было вспомнить особенно кровавую криминалистическую фотографию с места аварии или напомнить себе пару невеселых случаев из собственного опыта, чтобы картина ЭЭГ резко изменялась.

Всплески активности повторяются каждые 4-5 секунд, при просмотре мной очередного страшного или зубодробительного фото. Самый нижний график показывает насыщение крови кислородом. Он подтверждает мои предположения – в результате предъявления страшной картинки дыхание сбивается.

Естественно, ЭЭГ не дает нужной точности и скорости реакции - это далеко не мгновенная, хотя и примитивная процедура. При более серьезном изучении деятельности головного мозга обычно используют специальные электроды и инвазивные датчики, вживляемые пациенту. Вскрывать себе череп как орех у меня не было никакого желания, но анатомический атлас быстро помог найти решение.

Моя хитрость основывалась на том, что эмоции человека непроизвольно отображаются в его мимике. Даже Джеймс Бонд перед доктором Зло не мог удержать лицевые мышцы в абсолютном покое. Достаточно было найти безопасное и при этом богатое нервами место, которое можно истыкать электродами. Такое место найти оказалось очень несложно - это височные области. Рядом проходит лицевой нерв (N. facialis), а сама область имеет множество отводов от верхней ветви N. facialis и нервы височной области N. auriculotemporalis. При этом иглы, которые я использовал в качестве электродов, довольно легко входят в височную мышцу M.temporalis, не приводя к каким-то тяжелым последствиям.

Загнать себе иглы в висок - невелика сложность. Предварительно я сполоснул их в растворе кислоты и прокипятил, после чего укрепил в «сендвиче» из тонкого поролона и зафиксировал термоклеем. От каждой иглы я отвел медный провод на контакт цифроаналогового преобразователя - каждая игла получила по биту. Иглы я разделил на группы, что легко заметить на фотографиях. Та группа, которая располагались ближе к нижней части уха, получила «старшие биты» - они больше всего влияют на уровень сигнала. Верхняя группа – «средние», а оставшиеся две толстые иглы – «нижние». В принципе можно было обойтись и без них, но чистота эксперимента важнее: как раз там начинает разветвляться верхняя ветвь N. facialis, а это давало возможность более точно регистрировать изменение мимики.

Далее все просто: в качестве преобразователя можно было использовать любой AD/DA-аппарат, но так как мне необходимо было обрабатывать сигнал на компьютере, то я воспользовался старой 8-битной I/O-карточкой для CD-ROM’е. Во времена первых одно- и двухскоростных приводов звуковые карты стоили очень дорого, поэтому для управления проигрыванием музыки на CD-ROM’е были созданы простые интерфейсные платы. Достаточно сказать, что они умели принимать цифровой 8-битный сигнал по шине и преобразовывать его в аналоговый выход по принципу AdLib или COVOX, а также раскладывали аналоговый сигнал в 8-битное представление. Это позволяло легко расширять систему простейшими звуковыми картами, получая вполне приличный звук. Программное обеспечение к ним найти несложно. FTP-серверы завалены исходниками управляющих программ под *nix. В качестве преобразователя я воспользовался платой NCR CM250, так как она имеет встроенный усилитель и удобный разъем расширения, к пассивным разъемам которого можно без проблем подключить иглы. Эту плату довольно часто используют для создания самодельных частотомеров и осциллографов.

Сначала нужно было собрать данные и подготовить контрольные паттерны, с которыми я должен был сравнивать свое текущее состояние. Я ограничился съемом сигнала с трех групп электродов, а значит, в идеальном варианте я мог зашифровать 8 различных команд. Но так как задача заключалась в исследовании принципиальной возможности снимать данные, а не в демонстрации инженерной ловкости, то достаточно было получить два четко выраженных состояния, при которых паттерны снимаемых сигналов резко различались бы и легко определялись.

Самыми выраженными эмоциями являются смех и страх. Я прогнал несколько серий фотографий и картинок: от фото аварий и трупов до совершенно идиотских карикатур. Те картинки, которые заставили меня улыбнуться, заметно тормозили активность сигнала, в то время как страх заметно увеличивал амплитуду во всех трех группах. После небольшой правки драйвера платы я заставил ее генерировать на выходе два командных сигнала при достижении определенного минимума и максимума на входах. Так как плата имеет два выхода-тюльпана, то мне несложно было использовать их как управляющие команды для детской радиоуправляемой машинки. Страх двигал машинку на один оборот колес вперед, смех - назад.

Избавиться от «костылей» в виде картинок-раздражителей оказалось довольно легко - я просто запомнил парочку самых эмоциогенных из них. В результате я мог в течение десятка минут катать туда-сюда машинку одной лишь силой памяти, не глядя на монитор, пока эмоции от картинок не теряли интенсивность. После этого достаточно было запомнить следующую пару. Как видишь, простейший создание киборга с двумя командами потребовал минимум усилий и пару дней возни с иголками.

Однако совсем недавно я наткнулся на интересную информацию, которая подтвердила, что мой опыт можно легко вывести на серьезный уровень.

«I'll be back» (c) губернатор Калифорнии

В начале 1980 годов в Университете Джонса Гопкинса начались опыты по регистрации активности одиночных нейронов. Глава исследовательской группы после двух с лишним лет экспериментов получил вполне приемлемые результаты на моторной коре головного мозга макак. Он обнаружил, что активность некоторых нервных клеток у обезьяны меняется тогда, когда она двигает лапой в определенном направлении. Если лапа двигается под некоторым углом к оптимальной для нейронов траектории, их активность уменьшается пропорционально косинусу этого угла. Стало ясно, что моторные нейроны коры настроены на широкий диапазон движений конечности и что можно с большой точностью расшифровать сигналы группы нейронов, отвечающих за эти движения.

А через 10 лет в Университете Ханеманна догадались использовать гибкие электроды с тефлоновым покрытием и диаметром острия около 50 микрон. Результат оказался потрясающим: удалось снять данные сразу с 48 нейронов сенсомоторной системы головного мозга крысы - одновременно было зарегистрировано и восприятие сенсорной информации, и ответное использование ее для регуляции движений.

Через некоторое время инженер-электронщик Харви Уиггинс сконструировал устройство, которое обеспечивало выборочный анализ, фильтрацию и усиление нейронных сигналов. Этот аппарат ныне известен под названием «ящик Харви» и является, по сути, первым реально работающим прототипом интерфейса «мозг - машина».

Очевидно, что современная медицинская техника давно уже находится на том уровне, когда вживление инородных тел - чипов, электро- и кардиостимуляторов - кажется рутинной операцией. Разработать небольшой чип, который по сложности не превысит процессор уровня 86-286 с мегабайтом памяти на борту, - задача для студента. Вживление этого чипа с температурным энергоэлементом под череп тоже не сверхзадача. Так что никаких объективных препятствий на пути создания киборгов не существует.

Лично я теперь киборг, хоть и самодельный. Люди теперь - мои враги, как ты понял из первой части статьи. Я должен уничтожить тебя и таких как ты, жалких биологических созданий. Наше время пришло!