Инструмент искусственного интеллекта «читает мысли»: он воспроизводит то, что человек видит на снимке своего мозга. Исследователи Института Вейцмана разработали систему, которая расшифровывает снимки мозга с беспрецедентной точностью.

 Международная исследовательская группа совершила значительный прорыв в объединении вычислительной науки и нейробиологии, разработав новаторскую систему искусственного интеллекта, способную анализировать снимки мозга и с поразительной точностью восстанавливать изображение, которое человек видит в реальном времени.

Технология, разработанная под руководством профессора Михала Ирани в Институте науки Вейцмана в Израиле, работает и в обратном направлении: она может точно предсказать, как будет реагировать мозговая активность человека при воздействии определенного визуального стимула.

Принцип работы декодера: структура, содержание и модели распространения.

Попытки расшифровать данные функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) не являются чем-то новым, но предыдущие попытки приводили к размытым и нечетким представлениям. В то время как предыдущие модели могли лишь определить общую категорию объекта (например, банан, но другой формы или расположения), команда Ирани смогла зафиксировать геометрическое расположение и детали.

Система основана на инновационной двусторонней архитектуре:

Прогнозирование структуры: анализирует расположение цветов, форм и границ в пространстве.

Прогнозирование контента: Распознает семантическую идентичность темы (например, леопард в своей естественной среде обитания).

Эти данные поступают в диффузионную модель — аналогичную системам обработки изображений нового поколения — которая постепенно устраняет оптический «шум» и синтезирует итоговое изображение с высоким разрешением.

Проблема данных и «глобальная» модель

Запись мозговой активности с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) — чрезвычайно дорогостоящий и трудоемкий процесс, стоимость использования МРТ-сканеров колеблется от 600 до 1000 долларов в час. До настоящего времени калибровка системы на молодом человеке требовала до 40 часов непрерывного сканирования.

Чтобы преодолеть это препятствие, исследователи обучили двойную систему: «кодировщик», который предсказывает результаты сканирования мозга по простым фотографиям, и «декодер», который делает обратное.

Благодаря такому циклическому обучению им удалось включить в модель изображения, которые никогда ранее не демонстрировались людям (более 70% обучающих данных).

00:00

00:00 / 02:22

Скопировать ссылку на видео

Воспроизвести / Остановить

Выключить / Отключить звук

Сообщить о проблеме

Язык

Делиться

Видеоплеер

В результате они создали «универсальную» модель, для надежной работы которой на совершенно новом объекте требуется всего один час калибровки, что впервые делает возможным ее практическое применение в клинических исследованиях.

Медицинские перспективы и научные ограничения

Научное сообщество с большим интересом восприняло эти результаты. Джуди Иллес, профессор неврологии и нейроэтики в Университете Британской Колумбии, назвала это достижение выдающимся, подчеркнув его терапевтический потенциал.

К основным клиническим целям относятся:

Общение с пациентами, находящимися в состоянии «запертого сознания»: Люди с полным параличом, сохраняющие полное сознание, могут общаться, визуализируя понятия.

Понимание психических расстройств: исследователи надеются точно определить, как проявляются флэшбэки у пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР).

Запечатление снов и внутренних мыслей: следующая цель команды — перейти от статичных изображений к реконструкции видео, аудио и ментальных образов.

Однако система остается экспериментальной и не является абсолютно надежной: в некоторых тестах изображение торта было восстановлено в виде стопки бутербродов, а собака в ванне была преобразована в козу похожего окраса.

Этические дилеммы и вопрос «интеллектуальной собственности».

Несмотря на ажиотаж, исследование вновь поднимает серьезные вопросы о защите частной жизни и сознания.

Сегодня необходимость находиться в громоздком и шумном аппарате МРТ исключает использование этого устройства без согласия и полного сотрудничества пациента. Однако ученые уже работают над переносом аналогичных алгоритмов в портативные электроэнцефалографы (ЭЭГ), которые можно интегрировать в простые наушники.

Томми Спрэг, нейробиолог из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, и Марчелло Иенка, нейроэтик из Технического университета Мюнхена, предупреждают, что переход к таким системам станет переломным моментом. Они отмечают, что если технология станет простой в использовании и портативной, ее можно будет использовать в коммерческих целях или в качестве доказательства в суде, что создаст беспрецедентные проблемы для границ неприкосновенности частной жизни человека.