La interfaz cerebro-computadora ya no es ciencia ficción

Thomas Reardon usa pulseras elásticas de felpa, en cuya tela están tejidos microchips y electrodos, una especie de joyería steampunk [ creo que el autor tenía en mente el cyberpunk - aprox. perev. ] - en cada una de las muñecas. "Esta demostración está haciendo volar el techo", dice Reardon, quien prefiere que se le acerque su apellido. Se sienta al teclado, enciende el monitor y comienza a escribir. Después de algunas líneas de texto, aparta el teclado y deja al descubierto la superficie blanca del escritorio en la sede de su startup en Manhattan. Él continúa imprimiendo, solo que esta vez imprime sobre el espacio vacío de la mesa. Pero el resultado es el mismo: las palabras ingresadas por él aparecen en el monitor.

Esto, por supuesto, es genial, pero mucho más importante es cómo ocurre este truco. El texto en la pantalla no es creado por sus dedos, sino por señales que su cerebro envía a sus dedos. Las pulseras los interceptan, interpretan y transmiten correctamente esta entrada a la computadora, tal como lo haría un teclado. Y si los dedos de Reardon están tamborileando sobre la mesa ya no es importante; si tiene alguna mano no es importante. La comunicación es entre el cerebro y la computadora. Además, Reardon y sus colegas descubrieron que la máquina puede percibir señales más sutiles, como agitar un dedo, y no requiere una imitación real de la escritura.

Puede escribir cien palabras por minuto en su teléfono inteligente mientras mantiene sus manos en los bolsillos. Poco antes de esta demostración, vi al compañero de Reardon, Patrick Kaifosh, jugar en su iPhone en Asteroids. Una de estas misteriosas pulseras fue usada entre su muñeca y codo. Era visible en la pantalla que Asteroids estaba jugando un buen jugador, y una pequeña nave espacial esquivó hábilmente grandes piedras y giros, rompiéndolos en píxeles. Pero los movimientos realizados por Kaifosh para controlar el juego eran apenas distinguibles: un ligero temblor de los dedos de su mano, acostado sobre la mesa. Parecía que él estaba jugando un juego, controlando su cerebro. Y en cierto modo, lo fue.

2017 fue el año de la aparición pública de la interfaz cerebro-máquina (IMM), una tecnología que intenta transferir los misteriosos contenidos de una suspensión de 1,5 kilogramos dentro de nuestro cráneo a una máquina que ocupa una posición cada vez más central en nuestras vidas. La idea fue tomada de la ciencia ficción y pasó directamente a los círculos de inversores de riesgo más rápido que la señal que pasa a través de la neurona. Facebook, Elon Musk y otros competidores adinerados, como el antiguo fundador de Braintree, Brian Johnson, discutieron seriamente la idea de los implantes de silicio, no solo fusionándonos con las computadoras, sino también aumentando nuestro nivel mental. Pero CTRL-Labs, que no solo tiene las recomendaciones de las compañías de tecnología, sino también el asesoramiento de las estrellas en el mundo de la neurobiología, omite la etapa de desentrañar conexiones intracraneales extremadamente complejas y elimina la necesidad de cortar la piel del cráneo para insertar un chip, y esto generalmente requiere un IMM. En cambio, se enfoca en un rico conjunto de señales que controlan los movimientos y viajan a través de la médula espinal, eligiendo así una forma más simple de acceder al sistema nervioso.


Thomas Reardon, cofundador y CEO de CTRL-Labs

Reardon y sus colegas de CTRL-Labs usan estas señales como una API potente entre todas las máquinas y el cerebro. Para el próximo año, planean convertir las pulseras torpes en más delgadas, similares a las pulseras de reloj, para que los primeros seguidores puedan abandonar sus teclados y pequeños botones en las pantallas de los teléfonos inteligentes. La tecnología tiene el potencial de mejorar la experiencia de la realidad virtual, que actualmente asusta a los usuarios con sus clics en los controladores que no ven. Quizás no haya mejor manera de moverse y controlar el mundo alternativo que con un sistema impulsado por el cerebro.

Reardon, directora de 47 años de CTRL-Labs, cree que la practicidad inmediata de la versión IMM de su compañía la coloca un paso por delante de los competidores aficionados a la ciencia ficción. "Cuando veo estos anuncios de tecnologías de escaneo cerebral y una obsesión con un enfoque de la neurociencia que niega el cuerpo, como" el cerebro en el banco ", siempre me parece que estas personas pierden lo más importante: cómo todas las nuevas tecnologías se vuelven comerciales, este duro pragmatismo, él dice. "Estamos tratando de enriquecer la vida de las personas, darles más control sobre lo que les rodea y sobre este pequeño dispositivo estúpido en su bolsillo, que ahora, de hecho, sirve como un dispositivo de solo lectura, con formas aterradoras de ingresar información".


Mason Rimeli demuestra cómo controlar el juego con un brazalete

Los objetivos de Reardon son muy ambiciosos. "Me gustaría que nuestros dispositivos, nosotros o nuestros socios los fabriquemos, que aparezcan en millones de personas en tres o cuatro años", dice. Pero una interfaz telefónica mejorada es solo el comienzo. CTRL-Labs espera allanar el camino para el futuro, en el que las personas puedan administrar con éxito una gran cantidad de dispositivos a su alrededor, utilizando herramientas que aún no se han inventado. En un mundo donde las señales claras, el discurso secreto y silencioso de la mente, se están convirtiendo en la principal forma de comunicarse con la esfera electrónica.

La iniciativa apareció en el momento profético de la existencia de la compañía, cuando estaba en una posición ideal para introducir innovaciones. El líder de la compañía es un programador talentoso con pensamiento estratégico, que manejó la encarnación de las iniciativas de las grandes compañías, y las dejó para convertirse en neurocientíficos. Reardon se da cuenta de que todo su pasado lo ha llevado al azar a una oportunidad increíblemente importante, perfecta para una persona con sus habilidades. Y él está decidido a no extrañarla.

Reardon creció en New Hampshire y fue uno de los 18 niños de una familia de clase trabajadora. Se separó del grupo a los 11 años, aprendió a programar en un centro de capacitación local patrocinado por el gigante tecnológico Digital Equipment Corporation. "Nos llamaron" guips ", pequeños piratas informáticos", dice [gweep - los llamados primeros piratas informáticos de los primeros microordenadores / aprox. transl.]. Completó varios cursos en el MIT y a la edad de 15 años ingresó a la Universidad de New Hampshire. Fue una pena mirarlo; era una combinación de un joven ajeno a la juventud y un pobre hombre. No estudió allí durante un año. "Tenía 16 años y me di cuenta de que necesitaba buscar trabajo", dice. Como resultado, terminó en Chapel Hill, Carolina del Norte, y trabajó por primera vez en un laboratorio de rayos X en la Universidad de Duke, estableciendo un sistema informático universitario para trabajar con Internet. Pronto, fundó su propia compañía de red, que creó utilidades para la entonces más poderosa compañía Novell. Como resultado, Reardon vendió la compañía, en el proceso se reunió con la capitalista de riesgo Ann Winblad, quien lo presentó a Microsoft.

El primer trabajo de Reardon allí fue administrar un pequeño equipo que clonó el software clave de Novell para integrarlo en Windows. Todavía era un adolescente y no estaba acostumbrado a administrar personas, y algunos de sus subordinados lo llamaban Dougie Hauser . Y sin embargo, se destacó entre la multitud. "Hay muchas personas inteligentes en Microsoft, pero Reardon podría haberlo golpeado", dice Brad Silverberg, entonces jefe del proyecto de Windows y ahora un inversor de riesgo (invertido en CTRL-Labs). En 1993, la vida de Reardon cambió cuando vio el primer navegador web. Creó un proyecto del que salió Internet Explorer, que se introdujo rápidamente en Windows 95 como parte de la competencia emergente. Durante un tiempo, fue el navegador más popular del mundo.

Unos años más tarde, Reardon dejó la compañía, decepcionado con la burocracia y torturado por litigios antimonopolio relacionados con el navegador que ayudó a crear. Reardon y algunas de las personas de su equipo lanzaron una startup relacionada con el acceso inalámbrico a Internet. "Comenzamos en el momento equivocado, pero teníamos la idea correcta", dice. Y luego Reardon hizo una finta inesperada: dejó la industria y se convirtió en estudiante en la Universidad de Columbia. Escribir un diploma en cultura antigua. Recibió inspiración de una conversación relajada con el famoso Freeman Dyson , que tuvo lugar en 2005. Mencionó que leía mucha literatura en latín y griego. "Probablemente el mejor físico vivo me dijo: no hagas ciencia, lee Tácito ", dice Reardon. "Lo hice". A los 30 años.


Thomas Reardon se comunica con subordinados

En 2008, Reardon recibió su diploma con honores, pero incluso antes de graduarse, comenzó a asistir a cursos de neurobiología y se enamoró de trabajar en el laboratorio. "Ella me recordó la programación, hacer algo con mis propias manos e intentar hacer algo, ver cómo funciona y luego buscar errores", dice. Decidió abordar seriamente este problema y escribir un currículum para la magistratura. Se transfirió a Colombia, trabajó bajo la supervisión del reconocido neurocientífico Thomas Jessel (ahora asesora a CTRL-Labs junto con otras estrellas como Krishna Shenoy de Stanford).

Según su sitio web, el laboratorio de Jessela "estudia los sistemas y circuitos que controlan el movimiento", que ella llama "la raíz de todo comportamiento". Esto refleja el enfoque de Colombia en la separación neurobiológica entre quienes estudian lo que sucede dentro del cerebro y quienes estudian su producción. Aunque las actividades de las personas que intentan desentrañar los secretos del cerebro al estudiar su materia están envueltas en encanto, las personas del segundo campamento creen con calma que lo que el cerebro nos hace hacer es su función principal. El neurocientífico Daniel Walpert resumió una vez esta visión del mundo: “Tenemos un cerebro por una sola razón: dar movimientos fácilmente adaptables y complejos. No existen más razones para tener un cerebro. Puedes influir en el mundo que te rodea solo con movimientos ".

Este enfoque ayudó a dar forma a CTRL-Labs, que apareció cuando Reardon hizo una lluvia de ideas con dos de sus colegas en el laboratorio en 2015. Sus cofundadores fueron Kaifosh y Tim Machado, quienes recibieron su doctorado un poco antes que Reardon. Se pusieron a crear una empresa. Durante el entrenamiento, Reardon se interesó cada vez más en la arquitectura de red que hacía posible los "movimientos conscientes", acciones que no parecían complicadas, pero que en realidad requerían precisión, sincronización y experiencia adquirida inconscientemente. "Cosas como tomar una taza de café frente a ti, llevarlo a tus labios y no cargarlo con toda la fuerza en tu cara", explica. Es increíblemente difícil calcular qué neuronas cerebrales emiten comandos al cuerpo para que estos movimientos sean posibles. La única forma adecuada de acceder a estas acciones es perforar un agujero en el cráneo e insertar el implante en el cerebro, y luego tratar dolorosamente de comprender qué neuronas funcionan allí. "Puede extraer algunos datos, pero se necesita una persona para entrenar una de estas neuronas, por ejemplo, para controlar la prótesis, por año", dice Reardon.


Patrick Kayfosh, jefe de seguridad de la información y cofundador de CTRL-Labs

Pero el experimento de Machado abrió nuevas posibilidades. Machado, como Reardon, estaba muy interesado en cómo el cerebro controla los movimientos, pero nunca pensó que la implementación de IMM debería llevarse a cabo mediante la implantación de electrodos en el cerebro. "Nunca imaginé que la gente haría esto para enviarse mensajes de texto entre sí", dice Machado. Estudió cómo las neuronas motoras que se extienden a través de la médula espinal hasta los músculos reales del cuerpo pueden adaptarse para esto. Creó un experimento en el que eliminó la médula espinal en ratones y los mantuvo activos para medir lo que sucedió con las neuronas motoras. Resultó que las señales estaban sorprendentemente organizadas y conectadas. "Se podía entender el significado de su actividad", dice Machado. Dos jóvenes neurobiólogos y un programador que se convirtió en neurobiólogo, un poco mayor que ellos, vieron otra posibilidad de crear IMI. "Si trabaja con señales, puede obtener algo de esto", recuerda Reardon su reacción.

Era lógico captar estas señales en las manos, ya que el cerebro humano está configurado principalmente para trabajar con las manos. Los CTRL-Labs no fueron los primeros en comprender el valor de estas señales: una prueba estándar para determinar anomalías neuromusculares utiliza señales de electromiografía , EMG. En los primeros experimentos, CTRL-Labs utilizó herramientas médicas estándar para recibir señales EMG, incluso antes de que comenzara a crear su propio equipo. La innovación consiste en una lectura más precisa de EMG, incluida la recepción de señales de neuronas individuales, en comparación con las tecnologías existentes y, lo que es más importante, el reconocimiento de las conexiones entre la actividad eléctrica y los músculos, para que CTRL-Labs pueda convertir EMG en instrucciones adecuadas para el control dispositivos informáticos

Adam Berenzweig, ex director de tecnología de la empresa de aprendizaje automático Clarifai, ahora un científico líder en CTRL-Labs, cree que el desarrollo de estas señales es comparable al reconocimiento de una señal tan compleja como el habla. Otro científico destacado, Steve Demers, un físico que trabaja en química computacional, ayudó a crear el galardonado efecto visual, "tiempo de bala", utilizado en la película The Matrix. "El discurso surgió como resultado de la evolución específicamente para transmitir información de un cerebro a otro", dice Berenzweig. - Estas señales neuronales motoras aparecieron como resultado de la evolución específicamente para transferir datos del cerebro a la mano, para influir en el cambio en el mundo, pero, a diferencia del habla, todavía no teníamos acceso a estas señales. Es como si no tuviéramos micrófonos y la capacidad de grabar y ver el sonido ".


Adam Berenzwig, científico principal de CTRL-Labs

Pero captar una señal es solo el primer paso. Quizás la tarea más difícil es convertirlos en señales que el dispositivo entienda. Esto requiere una combinación de programación, aprendizaje automático y neurobiología. En algunos casos, cuando se usa el sistema por primera vez, una persona deberá realizar un breve período de capacitación, durante el cual el software de la compañía descubrirá cómo comparar las señales de cada persona con clics del mouse, pulsaciones de teclas, pulsaciones de botones y movimientos de los dedos en la pantalla del teléfono inteligente, en la computadora y en los manipuladores. para VR. Sorprendentemente, el más simple de los productos de demostración existentes toma solo unos minutos.

Será más difícil entrenar el sistema cuando las personas pasen de imitar los movimientos tradicionales, digamos, ingresar texto a través del sistema QWERTY, a cambiar las tareas existentes, por ejemplo, escribir, con las manos en el bolsillo. Puede volverse más rápido y más conveniente, pero requerirá paciencia y esfuerzo. "Esta es una de las grandes y difíciles preguntas", dice Berenzweig. - Quizás esto requerirá varias horas de capacitación, pero ¿cuánto tiempo le toma a la gente hoy estudiar el sistema QWERTY? Años ". Y tiene ideas para mejorar la curva de aprendizaje. Uno de ellos es la gamificación. Otra es invitar a las personas a imaginar que están aprendiendo un nuevo idioma. "Podemos enseñar a las personas cómo hacer sonidos fonéticos con sus manos", dice. "Se verá como si estuvieran hablando con sus manos".

Es el uso de comandos cerebrales de un nuevo tipo lo que mostrará si CTRL-Labs se convertirá en una compañía que hace interfaces informáticas mejoradas, o si es costoso para un nuevo tipo de simbiosis entre el hombre y los objetos. Uno de los asesores científicos de CTRL-Labs es John Krakauer, profesor de neurobiología y medicina física y rehabilitación en la Facultad de Medicina de la Universidad. John Hopkins, quien dirige el laboratorio de cerebro allí, entrenamiento, animación y movimiento. Krakauer me dijo que está trabajando con otros equipos en su instituto para usar el sistema CTRL-Labs para capacitar a las personas que usan prótesis para reemplazar las extremidades perdidas, en particular, para crear una extremidad virtual que las personas deben aprender a manejar antes cómo obtener un trasplante de miembro de un donante. "Estoy muy interesado en usar este dispositivo para ayudar a las personas a disfrutar más del movimiento cuando ellas mismas ya no pueden caminar o practicar deportes", dice Krakauer.



Pero Krakauer (quien es un alborotador en el mundo de la neurobiología) también ve algo más en el funcionamiento del sistema de CTRL-Labs. Aunque la mano humana es un dispositivo inusualmente bueno, es posible que las señales del cerebro puedan hacer frente a algo mucho más complejo. "No sabemos si la mano es el mejor dispositivo que podemos controlar con nuestro cerebro, o si nuestro cerebro es mucho mejor que las manos", dice. Si esto último es cierto, las señales EMG pueden funcionar con las manos con una gran cantidad de dedos. Quizás podamos controlar muchos dispositivos robóticos con la misma simplicidad que tocamos instrumentos musicales con nuestras propias manos. "No será una gran exageración decir que si puedes hacer algo en la pantalla, puedes hacerlo con un robot", dice Krakauer. "Tome cualquier abstracción corporal que pueda imaginar y pásela en otro lugar en lugar de su mano, digamos que podría ser un pulpo".

Quizás podamos usar prótesis que excedan las capacidades de aquellas partes del cuerpo con las que nacimos.O tal vez varias prótesis conectadas al cuerpo en diferentes lugares. "Me gusta la idea de usar estas señales para controlar un dispositivo externo", dice Krakauer. "También me gusta la idea de una persona sana que solo tiene cola".

Para una empresa menor de dos años, CTRL-Labs ya ha sobrevivido bastante. A finales del año pasado, el cofundador Tim Machado se fue. Ahora trabaja en el prestigioso laboratorio de bioingeniería Deisserot, pero sigue siendo asesor de la compañía y copropietario de valiosa propiedad intelectual. Solo el mes pasado, la compañía cambió su nombre, originalmente se llamaba Cognescent, pero al final el equipo se reconcilió con el hecho de que de esta forma se confundirían constantemente con la compañía de TI Cognizant con una capitalización de $ 40 mil millones.

Pero según Reardon, lo más interesante de la compañía es la alta velocidad de desarrollo de un sistema que encarna sus ideas. Esto se compara favorablemente con los primeros días de su existencia, cuando el progreso era desigual. "Nos tomó tres o cuatro meses para ver algo en la pantalla", dice Vandita Sharma, un programador. "Al final, fue un momento muy bueno cuando pude conectar mi teléfono al brazalete y ver el EMG en la pantalla". Cuando visité la compañía por primera vez este verano, el mago de 23 años Mason Rimali me dejó jugar con la versión demo de Pong, la más pequeña de todas las pruebas de control. Unas semanas después, otro programador, Mike Astolfi, me mostró un juego en Asteroides, en el que no todas las funciones funcionaban. Poco después, el juego se realizó al 100% y Kaifosh logró jugarlo, aunque no sin sacudidas bruscas.Astolfi ahora se está adaptando al sistema Fruit Ninja. “En noviembre, cuando vi la manifestación, decidí que habían progresado muy poco. Y últimamente, parece que han cargado la ola ", dice Andrew Murray, investigador del Wellcome Center for Neurocontour and Behavioral Science en Sansberry, que trabajó en el laboratorio de Jessel con Reardon durante algún tiempo.



"La tecnología en la que estamos trabajando es binaria en términos de capacidades: funciona o no", dice Reardon. - ¿Te imaginas un mouse de computadora funcionando el 90% del tiempo? No lo usarías. Hoy tenemos evidencia de que el infierno está funcionando. Es sorprendente que esté funcionando ahora, antes de lo previsto ”. Según el cofundador Kaifosh, el siguiente paso es el uso de esta tecnología en la propia empresa. "Probablemente comencemos por deshacernos de los ratones", dice.

Pero se necesitará mucho más para que todos tiremos nuestros teclados y ratones. Tal movimiento requerirá que las grandes empresas adopten este sistema, determinando lo que usamos en nuestra rutina diaria. Reardon cree que lo harán. "Todas las grandes empresas, ya sean Google, Apple, Amazon, Microsoft o Facebook, están apostando por nuevos tipos de interacciones", dice. "Estamos tratando de que todos se den cuenta de nosotros".

También hay competencia por las señales EMG. Thalmic Labs, que recientemente recibió una inversión de $ 120 millones de Amazon, también participa en él. Su producto, lanzado por primera vez en 2013, solo interpreta varios gestos, aunque dicen que la compañía ya está trabajando en un nuevo dispositivo. El director de ventas de CTRL-Labs, Josh Duyang, dice que el monitoreo no invasivo de la actividad neuronal utilizada por su compañía es "una innovación que crea IMM y nos diferencia de otra compañía que fabrica un dispositivo que nadie usa, como Thalmic". La inversión de $ 11 millones recibida por CTRL-Labs provino de varias fuentes, incluyendo Spark Capital, Matrix Partners, Breyer Capital, Glaser Investments y Fuel Capital. Al final, Reardon cree que su tecnología tiene una ventaja sobre otras implementaciones de IMM, como Elon Musk,Brian Johnson y Regina Dugan de Facebook, Reardon ya ha sido un exitoso emprendedor de tecnología en el pasado. Pero a diferencia de ellos, tiene un doctorado en neurobiología.

"Tales momentos en la vida son raros", dice Reardon, con quien esto sucedió con más frecuencia que con otros. "Este es el momento de Warren Buffett". Esperas, y esperas, y esperas, y esperas lo que parece disparar. Esto es lo muy raro ".

Si tenía razón, en el futuro, cuando las personas digan esas frases, menearán la cola.