CC BY
139Гуманитарная информатика. 2017. № 13. С. 54-60
УДК 159.91
DOI: 10.17223/23046082/13/7
ОТ БРЕЙНФИТНЕСА К НЕЙРОФИТНЕСУ Р.А. Богачёва
ООО «Нейроботикс», ООО «НейроАс», Зеленоград, Россия e-mail: [email protected]
Человеческий мозг постепенно перестает справляться с потоками окружающей его информации. Об этом свидетельствует ежегодный рост числа депрессий и нейродегенеративных заболеваний. Проблему можно решить за счет использования интеллектуальных помощников, ограничения источников поступления информации, а также за счет увеличения ресурсов мозга, что в определенной степени достижимо при помощи специальных тренировок. С древних времен человечество использует различные техники для улучшения внимания, памяти, скорости принятия решений и т.д. Однако мозг каждого человека уникален и требует индивидуального подхода для подбора и создания эффективных тренировок, а также объективных средств фиксации результатов. В этом может помочь нейрофитнес. Данная статья обосновывает необходимость и предлагает способы использования нейрогарнитуры для улучшения качества и прогнозирования результатов тренировок.
Ключевые слова: мозг, брейнфитнес, нейрофитнес, интерфейс мозг-компьютер, нейроинтерфейс, нейрогарнитура, нейроуправление, нейропилотиро-вание, Нейроботикс.
FROM BRAIN-FITNESS TO NEURO-FITNESS
Raisa A. Bogacheva
LLC "Neurobotics", LLC "NeuroAc", Zelenograd, Russia e-mail: [email protected]
The human brain gradually ceases to cope with the streams surrounding its information, this is evidenced by the annual increase in the number of depressions and neurodegenerative diseases, the problem can be solved by using intellectual assistants, limiting sources of information, and by increasing brain resources, which is to some extent achievable with the help of special training. Since ancient times, mankind has used various techniques to improve attention, memory, decision-making speed, etc.,
however, each person's brain is unique and requires an individual approach to selecting and creating effective training, as well as objective means of fixing the results, this can be done with the help of Neuro-fitness. This article justifies the need and suggests ways to use the neuro-headset to improve the quality and predict the results of training.
Key words: brain, brain-fitness, neuro-fitness, brain-computer interface, neurointerface, neuro-headset, neuro-control, neuropiloting, Neurobotics.
В XXI в. - веке информационного общества - человечество начинает все больше нуждаться в «умных» помощниках, которые будут облегчать нагрузку, связанную с обработкой и хранением информации. Такие помощники уже есть. «Умный дом» подберет и будет поддерживать оптимальную температуру и влажность, экономить энергию, обеспечивать безопасность, диагностировать работоспособность подсистем и т.д. «Умный автомобиль» контролирует и пытается уменьшить расход топлива и износ деталей, оповещает о неисправностях и изменениях дорожных условий. В перспективе он может стать преимущественно или полностью автономным. «Умный холодильник» следит за поддержанием запасов провизии и их свежестью, оповещает о необходимости покупок (иногда заказывает сам через интернет). Программное приложение-секретарь напоминает о днях рождения членов семьи и друзей, запланированных делах и т.д.
Однако, несмотря на электронных интеллектуальных помощников, человек все-таки перегружен взаимодействием с огромными объемами информации: и той, которую необходимо найти для осуществления трудовой деятельности, и той, которую обрушивают на него продавцы товаров и услуг с целью рекламы, обилием новостных материалов по всевозможным тематикам и т.п. Проблемы с обработкой информации могут возникать также вследствие врожденных или приобретенных заболеваний.
Таким образом, мозг нуждается в дополнительных ресурсах. На данный момент это достижимо только при помощи специальных тренировок. В будущем, возможно, это станет доступно за счет механического вмешательства в мозговые структуры - вживления различных микросхем и т.п. Прикладное междисциплинарное направление, занимающееся этим вопросом, называется «Брейнфитнес». «Брейнфитнес» дословно переводится как «Brain» («Мозг») и «Fit» («Соответствовать»), т.е. это комплекс мер, направленных на поддержание здоровья («формы») мозга.
Тренировки для поддержания и развития возможностей мозга наиболее актуальны:
- для школьников и студентов;
- для достижения выдающихся результатов в профессиональной деятельности индивидов;
- для улучшения качества групповой работы;
- для защиты или борьбы с возрастными заболеваниями;
- для реабилитации после болезней и др.
Говоря о брейнфитнесе важно понимать, что мозг - это орган, который невозможно натренировать как мышцу, он намного сложнее. На данный момент нейрофизиологи не могут и, возможно, в обозримом будущем не смогут рассказать о том, как совокупность нейронов порождает сознание, где оно находится и как им управлять. Однако они могут при помощи нейроинтерфейса визуализировать и измерить мозговую активность -снять электроэнцефалограмму (ЭЭГ). Регистрация биоэлектрической активности мозга (альфа-, бета-, дельта- и тета-ритмов) позволяет фиксировать и оценивать некоторые протекающие в мозгу процессы, например выделять такие макросостояния, как нейтральное, расслабление, концентрация и т.д.
Брейнфитнес направлен на увеличение объема краткосрочной памяти, улучшение внимания, увеличение скорости принятия решений, развитие пространственного мышления, увеличение скорости переключения между задачами и др.
Люди с древних времен старались улучшить свою память, скорость мышления, глубину воображения и т.д., для этого они пользовались специальными техниками, например в античности популярной была ассоциативная техника «дворец памяти» [1] (информация, которую необходимо было запомнить, разбивалась на части, каждая часть становилась комнатой или элементом интерьера, эти элементы связываются в единое целое -дворец / здание). Также было отмечено, что визуальные образы запоминаются лучше, чем текст или цифры (образная память более древняя), поэтому рекомендуется придумывать предметы или ситуации, а иногда и целые истории, через которые можно отразить необходимые к запоминанию знаки.
В Интернете можно найти множество сайтов, где обещают при помощи самостоятельного регулярного прохождения специализированных упражнений (см., напр.: [2]) улучшить некоторые способности. Так, часто рекомендуют три простых и наиболее эффективных упражнения для развития внимания: наблюдать за горящей свечой, проходить рисованные лабиринты, особенно с конца, разгадывать филворды, или при помощи персонального фитнес-тренера улучшить те или иные способности.
На тематических сайтах по брейнфитнесу [3, 4] можно найти специальные виртуальные игры-упражнения, например на скорость клавишами «вверх» / «вниз», «вправо» / «влево» надо повторять направление движения центрального самолетика (а всего их 5), найти на скорость среди множества картинок 2 одинаковые, на скорость составить из перемешан-
ных букв слово, на скорость найти одинаковые предметы, развернутые на угол 180° и т.д. Предлагаются медитативные техники для ощущения себя здесь и сейчас при помощи актуализации своего внимания на изменение температуры воздуха на вдохе и на выдохе и т.д. Однако без использования при этом нейрогарнитуры невозможно объективно оценить последствия тренировок. Мозг каждого человека, не говоря уже о сознании, уникален и требует особого подхода. В дальнейшем будем называть тренировку мозга с использованием нейроинтерфейса нейрофитнесом.
Ранее мы уже упоминали, что нейроинтерфейс - это прибор, позволяющий фиксировать электрическую активность мозга и переводить ее в команды для считывающего устройства (ПК, робота и т.д.). Нейроинтерфейс может отражать как истинную активность мозга, так и артефакты (моргания, сжимание челюстей и т.д.) - мусор, мешающий интерпретации подлинных сигналов. Качественные нейрогарнитуры типа «Нейро-белт» позволяют избавляться от артефактов, низкокачественные нейро-гарнитуры не могут избавиться от помех и выдают их за подлинные сигналы, превращая в команды для исполнительных устройств, например позволяют управлять роботом при помощи моргания. Однако бессмысленно использовать в таком случае нейрогарнитуру, достаточно камеры и системы распознавания открытых и закрытых глаз.
Итак, для нейрофитнеса необходимы качественная нейрогарнитура и специализированное ПО (позволяющее идентифицировать мозговую активность и переводить ее в команды для исполняющих устройств), ПК или смартфон, ПО для тренировок. Каждый раз пользователь должен от-калибровывать прибор под себя в данный конкретный промежуток времени, чтобы потом наблюдать прогресс тренировочного процесса.
Недобросовестные производители нейрогарнитур обещают своим покупателям прежде всего качественное и количественное улучшение когнитивных способностей в целом, что, конечно, заманчиво, однако спорно. Тренируясь переключаться между управляющими состояниями можно повысить скорость переключения и качество удержания состояний, т.е. обучаясь, например, расслаблению, пользователь может научиться быстро расслабляться и удерживать это состояние длительное время, но не более того, поэтому стоит критически относиться к обещаниям большего.
На данный момент нейрогарнитуры позволяют в большей степени тренировать навыки самоконтроля, это важно как в обычной жизни (справиться с тревогой на экзамене, сконцентрироваться во время выполнения важных заданий, уберечься от стресса на работе), так и в экстремальных условиях (нападение, авария, участие в важных соревнованиях и т.п.) Навыки самоконтроля могут опосредованно улучшить качество внима-
ния, уменьшить время принятия решений и т.п., но эти показатели всегда будут индивидуальны и, возможно, ситуативны.
Во время панельной дискуссии экспертов в области естественного и искусственного интеллекта, организованной сотрудниками «Корпоративного университета» ПАО «Сбербанк» [5], Т.А. Гаврилова совместно с А.Я. Капланом, Т.В. Черниговской и К.В. Анохиным, отвечая на вопросы об эффективности тренировок мозга, привела в пример американскую чемпионку по запоминанию чисел, которая в обыденной жизни пользуется стикерами, которые расклеивает на кухне, чтобы не забыть список дел на день. Писатель и журналист Джошуа Фор, который решил написать статью о людях, участвующих в чемпионатах памяти, в ходе интервью пришел к выводу, что у большинства из них довольно посредственная память в бытовой жизни и они достигают успехов на соревнованиях просто благодаря использованию специальных мнемотехник; пользуясь ими, через год он сам неожиданно для самого себя стал чемпионом таких соревнований.
Таким образом, подведем промежуточный итог: тренировки для мозга полезны, но натренировывается именно то, что тренируется - конкретные навыки (скорочтение, умение сконцентрироваться, выделение ментальной зоны и т.д.), а не когнитивные способности в целом; также для объективизации процесса необходимо использовать нейрогарнитуру.
Описанное выше справедливо для индивидуальных тренировок школьников, студентов, работников-профессионалов и прочих с целью повысить уровень тех или иных способностей.
В случае, когда нейрофитнес применяется в реабилитационных целях, например для людей с ограниченными возможностями здоровья, частично или полностью обездвиженных после тяжелого инсульта, то выполняемые упражнения позволяют не только натренировать конкретный навык (управления движениями собственного тела, протеза или стороннего ро-бототехнического устройства), но и дают мощный стимул к восстановлению после травмы, так как наглядно демонстрируют, что частичное или полное выздоровление возможно. Например, сотрудники компании «Нейроботикс» на собственном опыте наблюдали случай, когда больной после инсульта не мог шевелить правой рукой, но при помощи нейроин-терфейса и тренажера-разгибателя в ходе регулярных тренировок он смог научиться сгибать и разгибать сначала мизинец, а потом и кисть целиком, так как связи между мозгом и конечностью не были утрачены. Важно, чтобы нейрореабилитация начиналась как можно раньше, пока нейронные связи еще сохраняются, в противном случае больному придется заново обучаться навыкам управления собственным телом, а это не всегда приводит к успеху.
В последние годы умение управлять предметами при помощи ней-роинтерфейса набирает все большую популярность, это выражается в том числе в появлении и распространении различного рода тематических соревнований: нейропилотирование для школьников в рамках «JumorSkills», «Кибатлон» и «НейроТлон» для людей с ограниченными возможностями и т.д. В рамках национальной технологической инициативы рынка «НейроНет» [6] нейрофитнес предполагается развивать в сегменте «Нейроигры и спорт», а также применять для ускорения «нейрообразования».
На пути массового внедрения нейрофитнеса стоит несколько существенных проблем, которые необходимо решить в ближайшие годы:
- использование в нейрогарнитурах мокрых электродов делает процесс фиксации оборудования трудоемким и неприятным для пользователя; сухие электроды пропускают больше шумов и / или давят оператору на кожу, вызывая дискомфорт. Необходимо подобрать материалы, обеспечивающие хорошую пропускную способность, шумоизоляцию, не вызывающие при этом дискомфорта у пользователей;
- для создания качественного классификатора состояний необходим большой объем записей качественных ЭЭГ различных людей, это позволит обучить нейронную сеть более точной детекции состояний;
- индивидуальные способности / возможности некоторых операторов. Например, если человек находится в стрессовом состоянии, то ему сложно расслабиться, профессиональным йогам же, напротив, довольно сложно сконцентрироваться до уровня распознавания системы, обученной на обычных людях (их нейтральное состояние воспринимается классификатором как расслабление);
- нейрогарнитуры считывают макросостояния, одного оператора можно обучить не более чем десяти макросостояниям, что значительно сужает возможности нейропилотирования; необходимо научиться выделять микросостояния - это позволит управлять исполнительными устройствами действительно «силой мысли» и т.д.
В случае решения вышеописанных проблем нейрофитнес позволит качественно тренировать различные навыки и развивать способности человека с детства и на протяжении всей жизни, сохраняя при этом психическое здоровье даже в преклонном возрасте.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мнемотехника «дворец памяти» - научитесь воспроизводить информацию как гении. URL: https://cameralabs.org/10713-mnemotekhnika-dvorets-pamyati-nauchites-vosproizvodit-mformatsiyu-kak-genii (дата обращения: 15.12.2017).
2. Центр развития интеллекта «Нейроника» URL: http://neironica.com/tsentr-nejronika (дата обращения: 15.12.2017).
3. Брейн-фитнес: ТОП-10 тренажеров для мозга, которые сделают умнее. URL: https://tjournal.ru/8618-breyn-fitnes-top-10-trenazherov-dlya-mozga-kotorye-sdelayut-umnee (дата обращения: 14.12.2017).
4. Брейн-фитнес. URL: https://ichebnik.ru/brain/mozg_vnimanie (дата обращения: 15.12.2017).
5. Что дают нейронауки для понимания человека и его поведения? URL: https://www.youtube.com/watch?v=gT27GUE2pnE (дата обращения: 15.12.2017).
6. О Нейронете : ключевые сегменты и пилотируемые проекты URL: http://rusneuro.net/chto-takoe-nejronet/segmenty-i-proyekty (дата обращения: 14.12.2017).
