Рассуждения о возможностях человеческого мозга по приему и передаче сверхслабых сигналов на большие расстояния.
Дмитрий Балаболин и Эдуард Шальц
Дмитрий Балаболин
dbalabolin@eeguardo.com
Эдуард Шальц
dr.shalts@eeguardo.com
Балаболин Дмитрий
Радиоинженер
Руководитель разработки ИТ систем в области логистики, CRM, управления финансами.
Разработчик специализированных аналого-цифровых радиоэлектронных систем приема и передачи электромагнитного излучения.
Изобретатель «акустической супер заморозки» продуктов питания. Изобретатель физико-химического метода огнезащиты стальных конструкций.
Разработчик медицинского тепловизора высокого разрешения.
Шальц Эдуард
Психиатр.
Основатель Brain intelligence institute.
Автор концепции «Технология Мозга».
Возглавлял подразделение психиатрии Newark Beth Israel Medical Center (США). Возглавлял отделение нейропсихиатрии.
Работал аспирантом в лаборатории нейроэндокринологии Колумбийского Университета (США).
Автор нескольких статей и книг.
Искусственный интеллект (ИИ) становится новым монстром, которым пугают людей. В основном взрослых. Дети просто живут в полной гармонии с этим феноменом современности. Илон Маск (Elon Musk) озабочен возможностью доминирования искусственного интеллекта над человечеством (1-3). Его призывы к американскому правительству и президенту практически остались без ответа(4). Известный современный философ Ник Бостром (Nick Bostrom) утверждает, что ИИ это возможно новый этап эволюции (5,6). От человека к более высокой ступени - компьютеру. Кошмарная ситуация!
А может нам стоит посмотреть на развитие искусственного интеллекта, мобильных устройств и интернета с другой стороны? Не исключено что мы, люди планеты Земля можем извлечь ряд полезных уроков из того что мы сами сотворили? Возможно, ИИ и достижения современной электроники и компьютерной науки могут помочь нам, людям заглянуть в загадки мозга на другом уровне и найти новые подходы к изучению его работы? В конце концов, наши мозги гораздо мощнее любого компьютера. Мозг состоит из 100 миллиардов нейронов. Ни у одного компьютера нет столько функциональных элементов. Мы отлично понимаем, как устроены и как работают компьютеры и мобильные телефоны. А что если эти, созданные нами устройства хранят ключ к загадкам мозга?
Начнём с простого.
Конечно же, мы создаём электронные устройства и компьютеры по образу и подобию человека. София и другие «умные» роботы просто выглядят как человек. У айфонов есть Сири, у Самсунгов – Биксби, у Виндоус – Кортана, у Амазона - Алекса. Это всё придумали люди, потому что так проще общаться с электронными устройствами. А как люди - создатели всех этих устройств общаются между собой? У компьютеров и мобильников  есть WiFi, Bluetooth, интернет. Они тоже изобретены людьми. Какими методами общения пользуются сами изобретатели? Лет эдак 50 назад ответ был бы «мы встречаемся, разговариваем и пишем письма. Можем также поговорить по телефону». Сегодня ответ другой: «Мы посылаем электронные сообщения и тексты. Общаемся на Фэйсбуке и Телеграфе. Часто на Инстаграме и Вотсапе. И, конечно же по Фэйстайму и Скайпу. Иногда звоним по телефону». Создаётся ощущение, что у нас образовался глобальный мозг. Люди из разных частей планеты свободно общаются в любое время дня и ночи. И всё это благодаря современной технологии. Ну да. Мы, люди создали компьютер, мобильный телефон, интернет, WiFi, Bluetooth. А может быть наш мозг - это супер компьютер у которого тоже есть интернет, WiFi и Bluetooth? Возможно ли предположить, что мы всегда были частью глобального мозга, и только сейчас, благодаря нами же созданной современной технологии подошли к осознанию этого феномена? Идея глобального мозга не нова. Ряд авторов предлагают эту концепцию в свете увеличившейся связи в следствие развития глобализации, интернета и социальных сетей (7-9). Мы предлагаем взглянуть на концепцию глобального мозга с точки зрения прямой радиосвязи между отдельными мозгами людей и, возможно, животных. В конце концов, наш мозг содержит гораздо больше функциональных элементов чем любой компьютер. Какова вероятность того, что наши мозги могут « общаться» друг с другом напрямую?
Обратимся к широко известным фактам и современной науке.
Многие из нас знают, что домашние животные «чувствуют» когда их хозяева приближаются к дому. Широко известна способность собак и кошек чувствовать приближение смерти их хозяев или людей, рядом с которыми они живут. В известной книге доктора Доса (David Dosa) «На обходе с Оскаром» (10) подробно описано поведение нелюдимого кота, который, живя в Доме Престарелых приходит к обитателем этого заведения за 2-3 дня до их смерти. В Англии был проведен эксперимент, который с высокой вероятностью продемонстрировал, что собаки знают о появлении их владельцев заранее и это не может быть объяснено их супер чувствительным слухом или обонянием (11). Собаки способны предсказывать судороги у своих подопечных (чаще всего детей) за несколько минут до их появления (12,13), помогая предотвратить их развитие. Инересны также сообщения о томб что кошки заранее знают о возвращении домой своих хозяев и иногда «предсказывают» такие катастрофы как теракты (14).
"Рациональные" объяснения предлагают такие механизмы как обострённое чувство обоняния (это в загазованном городе?), острый слух (это когда животное сидит в квартире на 10 этаже многоквартирного дома в шумном городе с окнами во двор и садится под дверью за 15 минут до прихода хозяина), ну и конечно же так горячо любимое нами "случайное совпадение."
Человеческая история имеет множество свидетельств информационной связи между людьми на огромных расстояниях. В момент гибели сына мать чувствует это событие. Близнецы демонстрируют схожее поведение, даже когда они живут далеко друг от друга. Их жизнь как бы «синхронизируется». Люди чувствуют, что кто-то глядит им сзади в спину. Кто-то смотрит на незнакомого человека, и он неожиданно спотыкается. Учитывая тематику данной статьи, особенно интересна история Ханса Бергера, первооткрывателя энцефалограммы (15). Во время службы в немецкой в возрасте 19 лет его лошадь неожиданно поскользнулась. Бергер упал оказавшись на пути тяжёлой артиллерийской повозки. В этот момент он понял, что пришёл его конец. Однако он отделался сильным испугом избежав ранений. По возвращению в бараки Бергер обнаружил телеграмму отправленную его отцом. В телеграмме отец интересовался состоянием здоровья сына. Он писал, что сестра Бергера испытала кошмарное предчувствие о том, что её брат получил серьёзное увечье. Позже Бергер, чрезвычайно педантичный учёный написал: «Это был случай спонтанной телепатии, когда, в момент смертельной опасности, предполагая неминуемую смерть, я послал эти мысли, ф моя сестра, с которой мы были чрезвычайно близки, выполнила функцию приёмника» (15). Это событие определило его дальнейшую жизнь. По возвращении в институт, Бергер перешёл из отделения астрономии в отделение медицины и стал психиатром.
Официальная наука предаёт подобные рассуждения анафеме. Формальная платформа современной науки зиждется на утверждении, что подобного роде феномены или просто надуманы, или что им всегда есть «простые научные (имеется ввиду давно устоявшиеся общепринятые)» объяснения.

Вступив на стезю совершения научных грехов, трудно не задать вопрос : « А может у мозга есть что то типа блутус (Bluetooth) и вай-фай (Wi-Fi)»? Или какое то своё «радио» по которому мозг может связаться с другими настроенными на его «волну»?

Например, у компьютеров есть программное обеспечение и средства связи между отдельными периферийными устройствами и компьютерами. А есть ли подобные устройства у человеческого мозга и мозга других животных?
Один из авторов этой статьи предположил существование программного обеспечения мозга во время выступления перед группой психиатров одной из ведущих больниц Нью Йорка в 1996 году. Зав кафедрой Психиатрии, весьма уважаемый, глубоко образованный интеллектуал, вышел на сцену в конце выступления, снисходительно похлопал докладчика по плечу и сказал: "мы все любим доктора Шальца, но у мозга нет отдельного программного обеспечения. Все необходимые функции выполняют нейроны." На самом деле, эта фраза отражает мнение большинства современных исследователей мозга. Общепринятая доктрина гласит, что нейроны самодостаточны и выполняют функции и компьютерных комплектующих (hardware) и программного обеспечения (software). Однако простая логика подсказывает, что если каждый нейрон это компьютер, то зачем мозгу нужны миллиарды этих компьютеров? Логично предположить, что нейроны являются структурными элементами сложного компьютера под названием мозг, которому требуется программное обеспечение. Даже если предположить, что каждый нейрон это мини компьютер являющийся частью сети состоящей из 100 миллиардов компонентов (таково приблизительное количество нейронов в человеческом мозге), необходимость программного обеспечения такой гигантской и чрезвычайно сложной системы ещё более очевидна.

Программа может быть записана как последовательность действий конечного числа элементов, а может быть записана в качестве фиксированного или способного к изменению в зависимости от поставленной задачи соединения элементов определенным образом. Первый вариант ближе к цифровой технике, а второй ближе к аналоговой.
Но и то и другое это программы.
И в этом смысле мозг может записывать программы, выстраивая некоторые блоки с заранее определенными связями.
Весьма вероятно, что именно таким образом мозг вырабатывает и записывает такие сложные программы как ведение автомобиля, поездки на метро или перехода улицы.

Мозг также занят принятием комплексных решений как осознанных, так, в гораздо большем объёме, неосознанных. Трудно представить, что отдельный нейрон может решать такого рода задачи. Нам представляется, что для поддержания подобного функционального уровня требуется программное обеспечение.
Вполне возможно, что отдельный участок мозга проигрывает не одну а сразу множество программ. Безусловно, требуется и главная программа, которая может «проигрываться» в определённом участке мозга. Ну и конечно есть множество различных областей мозга в которых содержатся программы поддержания жизни.
Например программа дыхания, перистальтики кишечника, управление сфинктерами, морганиями, выделением жидкостей.
Водители, читающие за рулем Твиттер часто обнаруживают, что вообще не следили за дорогой длительное время. То есть центральной программой, которую воспроизводил их мозг была читалка Твиттера. А в фоновом режиме очень успешно проигрывалась довольно сложная программа «водитель Вольво».
Также допустимо, что возможна перезапись этих программ, как самим мозгом, так и формированиями вне мозга. Нам представляется интересной гипотеза о том, что подобного рода процессы происходят во время сна. Как известно, отсутствие сна приводит к довольно быстрой гибели лабораторных животных. Вполне вероятно, что сон жизненно важен именно потому, что в это время происходит обновление и модернизация программного обеспечения мозга.

Довольно интересным также представляется предположение о том, что в мозгу вообще никаких программ не содержится. В подобной модели мозг функционирует как приемно-передающее устройство по трансляции программного обеспечения содержащегося в информационном «облаке». Сложное поведение муравьёв и пчёл, у которых нет головного мозга и общее количество нейронов исчисляется тысячами (16) заставляет серьёзно задуматься о такой возможности.
Безусловно, возможна модель, объединяющая обе функции. В этом случае мозг работает в режиме сходном с современными мобильными телефонами и компьютерами, когда часть информации перерабатывается и запоминается каждым конкретным устройством, а другая, иногда большая часть, находится в виртуальном информационном «облаке».

Изложенная модель довольно элегантно объяснят почему собаки и кошки сидя в городской квартире знают о приближении хозяев за 15-20 минут до их приближения. У животных тоже есть мозг. Собачий мозг содержит около 180 миллионов нейронов, кошачий – около 300 миллионов (16).

Давайте отвлечёмся от устоявшихся псевдо научных взглядов и поговорим о том, что на самом деле известно современной науке о связи между отдалёнными устройствами.

В медицине хорошо известна синхронная активность больших популяций нейронов, которая образует макроколебания, известные как «ритмы мозга».
Иными словами способность нейронов мозга к групповой генерацией излучений хорошо известна. При крайне низкой энергии каждого отдельного нейрона, уловить активность которого практически невозможно, их согласованное излучение поддается измерению. Широко известна электро – энцефалограмма (ЭЭГ) – запись электрической активности мозга.
В последнее время появились публикации об экспериментах на крысах в которых было показано, что нейронные сети в одной части мозга могут настраиваться на частоты нейронных сетей в другой части мозга для осуществления взаимной координации их функций в данный момент времени (17).

Как известно, мозг генерирует чрезвычайно слабые сигналы, регистрация которых требует вживления электродов непосредственно в мозг животных или, в случае человека, использования предварительного усиления слабых сигналов записанных с поверхности скальпа с последующей передачей этих сигналов на высокочувствительную аппаратуру. В данном случае кости мозга работают как экран значительно ослабляющий силу и без того слабого сигнала.

Возникает естественный вопрос. В состоянии ли мозг других биологических объектов, включая высших млекопитающих и человека, передавать и принимать подобные чрезвычайно слабые сигналы на расстоянии?

Если мы обратимся к современной технике, то обнаружим, что существующие системы так же способны к генерации слабых сигналов и их приему. Причем мощность сигналов при достаточной сложности сигнала может быть многократно ниже чем уровень шумов. Один из вариантов такой связи это широкополосные сигналы. Чем сложнее процедура кодирования (и декодирования) сигнала, тем на более низких энергетических уровнях становится возможной радиосвязь. Информационный сигнал распределяется по широкому спектру частот и для его приема требуется создать сигнал с псевдослучайной последовательностью, который может быть принят при соблюдении двух условий – достаточной для обработки сигнала сложности приемника и знание этим приемником кода, который использует передатчик (18). Один и тот же передатчик может принимать сигналы от неограниченного количества приемников, обладающих необходимыми свойствами. При этом чем более сложный код используется, тем более слабый сигнал (или сигнал, передаваемый с большого расстояния) может быть передан системой.

Современные технические средства, использующие компьютеры с миллионами элементов, позволяют проводить сеансы связи с мощностями сигналов в сотни раз меньшими, чем уровень фоновых шумов. Не синхронизированные между собой (не знающие коды друг друга) передатчики и приемники не могут обнаружить присутствие друг друга. Такие сигналы широко используются в современной технике (19).

Однако предположим, что мозг человека, уже обладающий как способностью генерации радиосигналов, так и их усилением, путем синхронизации работы множества нейронов, предпримет попытки связаться с другим аналогичным мозгом, каким-то образом заранее договорившись о структуре сигнала и о диапазоне частот. Какого уровня сигнал способен генерировать мозг и на какое расстояние может быть он передан другому мозгу?  В радиотехнике ответ на этот вопрос уже имеется. Чем более сложный сигнал может генерировать система, тем менее мощный он может быть и тем на большее расстояние он может быть передан.
Используем для рассуждения следующую логическую цепочку:
1. Мы можем использовать для передачи сложную систему из Х вычислительных элементов, которая может создавать, передавать и принимать сигнал на расстояние L1 = 1 км.
2. Мы можем использовать систему из Y вычислительных элементов, где Y больше Х  для передачи сигналов на расстояние L2 > 1 км.
3. Усложняя систему в Z раз мы можем связываться на расстоянии L3, большем, чем L2.
4. Повторяя это рассуждение рекурсивно мы приходим к тому, что дальность связи сложных передающих систем ограничивается только сложностью системы, генерирующей сигналы.
Если в создании сигнала используется достаточное количество элементов (в нашем случае нейронов), то возможна непосредственная радио связь между двумя мозгами на практически неограниченном расстоянии.

Если произвести  количественное сравнение сложности передающих систем, то мы увидим, что современные технические системы, имеющие возможность передачи сверхслабых сигналов (например по протоколу LORA с потребляем током 10 мA) имеют дистанцию связи более 15 км при количестве транзисторов в пределах ста тысяч (20). Человеческих мозг имеет 100 миллиардов нейронов. Если для связи будет использована только одна тысячная часть нейронов человеческого мозга, то потенциально он может генерировать сигналы в тысячи раз более сложные, чем электронные устройства.  Современные вычислительные системы используют двоичную систему кодирования и это предельно низкий уровень сложности системы. Но сколько бит (логических уровней) используется в нейронах мозга и связях между ними пока не известно. Если допустить, что это не двоичная система, а троичная, четверичная или более, то уровень сложности человеческого мозга еще не несколько порядков выше, чем у компьютера с равным количеством элементов. Таким образом, имеются как потенциал сложности человеческого мозга по генерации сложных сигналов, так и уже известные нам его возможности по генерации электрических сигналов.
Это позволяет допустить возможность непосредственной радиосвязи между людьми (а также другими животными) на не ограниченных расстояниях. Никаких теоретических препятствий для этого нет. Также возможно допустить, что мозг ряда домашних животных, включая кошек и собак, обладает возможностью установления связи с мозгом их опекунов. Хорошо известен протокол для подключения устройств WiFi к незнакомому роутеру. Это WPS (Wi-Fi Protected Setup). Если устройство находится близко к роутеру то нажав кнопку WPS можно запустить процедуру создания связи между устройством с WiFi и роутером. Похоже ведь? Кот или собака все время находится рядом. И эта близость в случае с WiFi является условием возможности создания связи.

Нам представляется, что предложенная выше гипотеза является гораздо более элегантной и вероятной, чем попытки объяснения способности домашних животных предсказывать приближение их опекунов посредством ощущения запаха и звука в условиях химического и звукового загрязнения современных городов.

Нас же не удивляет, что у созданных человечеством устройств работают WiFi и Bluetooth? Мы спокойно воспринимаем информацию о том, что летучие мыши и дельфины имеют локаторы. Или то, что дельфины и киты передают друг другу информацию ультразвуковой локацией?

В заключение, несколько слов о практической возможности передачи и приёма мозгом радиосигналов.

Мощность радиоизлучения зависит от конструкции антенны и от ее размера. В технике минимально эффективной антенной считается четверть волновой вибратор. То есть, в самом простом случае это кусок проволоки длиной в одну четверть длины радиоволны. Длина волны считается довольно просто. Скорость света в вакууме 300 000 000 м/с. При частоте радиосигнала в 1 Гц (1/с) длина волны составляет 300 тысяч километров. А при частоте 1 мегагерц -  300 метров. При размере нейрона в 100 микрон антенна, составленная из 100 нейронов может излучать на частоте 7,5 ГГц (частота современного WiFi - 5ГГц). Если же выстроить антенну из 10 тысяч нейронов, то частота будет 75 МГц. Это уже частота телевизионного сигнала. При соединении в антенну 30 тысяч нейронов, мы попадем в диапазон, которым пользуются для связи дальнобойщики. Сигналы слишком высоких  частот плохо пропускаются тканями человека. Но есть так называемые «окна прозрачности». Это такие диапазоны волн, которые пропускаются тканями человека очень хорошо (21). Надо отметить, что излучение самими нейронами не является обязательным условием для передачи сигналов. Управляемые мозгом клетки могут быть и других типов. То есть, как и в обычном передатчике, антенна может быть отделена от модулятора.

Выскажем несколько оригинальных предположений, которые могут дать новое направление для исследования путей передачи информации как внутри мозга, так и между людьми и другими сложными биологическими объектами.

1. Нейроны или группы нейронов могут, используя «окна прозрачности» передавать друг другу информацию беспроводным способом как внутри мозга, так и отправляя сигнал наружу. Причем если нейроны управляют для передачи другими клетками, то эти клетки могут и не быть экранированы черепной коробкой.

2. Отдельные части мозга, сгруппированные в локальный «процессор» вполне возможно обмениваются между собой информацией беспроводным способом на частотах, которые соответствуют «окнам прозрачности», а судя по скоростям восприятия человеком зрительных образов, «химические» скорости передачи явно многократно отстают от волновых.

3. Люди и животные технически  способны к бесконтактной радиосвязи, поскольку технически их мозг или управляемые мозгом другие виды клеток способны к излучению и приему электромагнитных волн.

4. Ввиду крайне высокой сложности человеческого мозга, он может принимать и передавать сигналы на очень низкой мощности - многократно ниже уровня шумов. Но для приема этих сигналов требуется знать их «код».

Мы также утверждаем, что развитие исследований в направлении изучения радиосвязи между комплексными биологическими объектами представляет не только теоретический, но и очевидный практический интерес. Например, совершенно очевидно, что ЭЭГ отражает диагностически ценную суммарную электрическую активность головного мозга млекопитающих и человека. Однако взаимодействие нейронов внутри головного мозга скорее всего происходит на более высоких чем ЭЭГ частотах, так как подобного рода частоты вряд ли позволили ли бы нам производить миллиарды операций в секунду необходимые для обдумывания и написания данной статьи.
ССЫЛКИ:
  1. https://www.livescience.com/62239-elon-musk-immortal-artificial-intelligence-dictator.html
  2. https://www.cnbc.com/2018/03/13/elon-musk-at-sxsw-a-i-is-more-dangerous-than-nuclear-weapons.html
  3. https://www.independent.co.uk/life-style/gadgets-and-tech/news/elon-musk-artificial-intelligence-openai-neuralink-ai-warning-a8074821.html
  4. Joe Rogan Experience #1169 - Elon Musk https://youtu.be/ycPr5-27vSI
  5. Nick Bostrom. Superintelligence. Path, Dangers, Strategies. Oxford University Press.2014.
  6. Nick Bostrom “The Future of Human Evolution” https://nickbostrom.com/fut/evolution.html
  7. Peter Russell. The Global Brain: The Awakening Earth in a New Century. Floris Books. 2008.
  8. Ervin Laslo. Quantum Shift in the Global Brain: How the New Scientific Reality Can Change Us and Our World. Inner Traditions. 2008.
  9. Howard Bloom. Global Brain: The Evolution of Mass Mind from the Big Bang to the 21st Century. Wiley, 2000.
  10. David Dosa. Making the rounds with Oscar. Headline Review. 2010.
  11. Rupert Sheldrake and Pamela Smart. A Dog That Seems To Know When His Owner is Coming Home: Videotaped Experiments and Observations. Journal of Scientific Exploration 14, 233-255 (2000).
  12. Kirton A, Wirrell E, Zhang J, Hamiwka L. Seizure – altering and – response behaviors in dogs living with epileptic children. Neurology. 2004 Jun 22;62(12):2303-5.
  13. Can dogs predict seizures? NOVA. PBS. https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/seizure-alert-dogs/
  14. Cats that know when their owners are coming home and more. Atlantis Rising Magazine. July/August 2015 #112
  15. Millett, David. “Hans Berger: From Psychic Energy to the EEG.” Perspectives of Biology and Medicine, vol. 44 no. 4, 2001, pp522-542.
  16. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_animals_by_number_of_neurons
  17. Cabral et al. Oscillatory dynamics and place field maps reflect sequence and place memory processing in hippocampal ensembles under NMDA receptor control. Neuron, January 2014
  18. http://sernam.ru/book_p_net.php?id=205&filter=images
  19. https://lora-alliance.org/about-lora-alliance
  20. https://www.postscapes.com/long-range-wireless-iot-protocol-lora/
  21. http://www.dissercat.com/content/biofizicheskie-mekhanizmy-vozdeistviya-nizkointensivnogo-lazernogo-izlucheniya-na-biologiche