Мир завтра. Как технологии изменят жизнь каждого из нас

Чего только там не создавалось! И подавители икоты, и стимуляторы эрекции, и ингибиторы боли… К настоящему времени около 15 тысяч человек носят в своем теле что-нибудь из изобретений Уильяма Добелла. Сейчас в мастерской создаются стимуляторы дыхания, спинного и головного мозга. Поскольку Добелл никогда не хотел находиться под чьим-либо контролем, он отказывается от использования венчурного капитала, а продажа этих устройств позволяет ему оплачивать счета, чтобы спокойно заниматься своим главным делом – разработкой системы искусственного зрения.

– Это обходится недешево, – говорит Добелл, сопровождая меня в мастерскую.

Мы проходим механический цех – я вижу сверлильные и токарные станки, всевозможные пилы и прочие инструменты, одни из которых висят на стенах, а другие лежат в пыли и металлической стружке, – и попадаем в сборочный цех, в центре которого расположено отдельное помещение для тонких операций, отгороженное длинными и тяжелыми пластиковыми листами. У дальней стены стоит древний компьютер весом в две тонны с перфокартным вводом и телетайпным выводом. Его размеры достигают трех метров в ширину и двух метров в высоту.

– Для чего это? – спрашиваю я.

– Это моя первая система искусственного зрения, которую я создал для Джерри. Это мое прошлое. Тридцать четыре года работы и 25 миллионов долларов.

4

Однако цены понемногу снижаются. Согласно распечатке, которую вручил мне Добелл, стоимость возвращения зрения слепым сейчас составляет 117 тысяч долларов.

Система зрительного протезирования – 100 тысяч долларов:

1 миниатюрная камера, вмонтированная в солнцезащитные очки;

1 плата видеозахвата;

1 модуль генерирования стимулов;

2 имплантированных блока электродов с чрескожными пьедесталами;

3 блока перезаряжаемых батарей и 1 зарядное устройство (потребитель должен менять батареи по мере необходимости);

полная 5-летняя гарантия (не включающая путешествия);

ежегодное медицинское обследование на протяжении пяти лет в Португалии (переезд не включается); консультации по телефону без ограничений.

Обследование пациента, в том числе психиатрическое, – 2 тысячи долларов.

Расходы на госпитализацию – 10 тысяч долларов.

Перелет в Лиссабон, проживание в отеле и питание в течение недели (на двоих) и прочие расходы (включая такси) – 5 тысяч долларов.

Первым человеком, получившим подобный счет, стал пациент Альфа. Его настоящее имя – Йенс. Двадцать два года тому назад, в возрасте семнадцати лет, он ремонтировал железнодорожные пути, и случайно отскочившая от шпалы щепка выбила ему левый глаз. Затем, три года спустя, он ремонтировал снегоход, и отскочившая металлическая деталь оставила его без правого глаза. Йенс живет в канадской глуши, где зимой бывает очень холодно. Он зарабатывает на жизнь, заготавливая и продавая дрова. Йенс работает в одиночку, распиливая бревна огромной бензопилой. В сезон он за день перетаскивает вручную более пяти тонн. В его доме восемь детей. Шесть из них появились на свет с его помощью: он сам принимал роды у своей жены, без врача и акушерки. Роддомы, как считает Йенс, только деньги высасывают.

Будучи слепым, Йенс сам спроектировал и построил дом, питающийся от солнечных батарей и энергии ветра, что позволило ему отключиться от внешних электросетей и вообще не платить за электричество. В свободные часы он составляет компьютерные программы, играет на пианино и время от времени даже дает концерты. Сыграть классический концерт для слепого означает выучить наизусть множество партитур. Это может занять около пяти лет. Несколько концертов Йенс дал для того, чтобы покрыть расходы на операцию.

5

Но вернемся в лабораторию. Я по-прежнему удерживаю Йенса. Он продолжает тяжело дышать и подергиваться. Каждая пора на его теле источает пот. Шея стала слишком скользкой, чтобы за нее можно было держаться, и я запихнул свою руку ему под мышку. Я чувствую, как стучит его подмышечная артерия. Сердце отчаянно колотится. К счастью, он все еще жив.

Минут через пять одышка проходит. Тело время от времени все еще подрагивает. Вскоре пальцы рук расслабляются, выпрямляются и разводятся, словно тянутся к самым дальним клавишам фортепьяно. Добелл свирепо смотрит на техников.

– Что случилось? – вопрошает он грозно.

– Чрезмерная стимуляция.

– Да, понятно.

Йенс понемногу приходит в себя, потягиваясь, словно после долгого сна.

– Что случилось? – тихо повторяет он услышанный вопрос.

– У вас был эпилептический припадок, – говорит Добелл.

– Что?

– Припадок. У Джерри их никогда не было, но вероятность существует всегда.

– Я же…

– Все будет в порядке, – уверяет его Добелл.

– Я же не за это…

– Что?

– Я же не за это платил такие деньги.

– Ладно, – говорит Добелл, – думаю, на сегодня хватит.

6

Позже в тот же вечер Добелл звонит, чтобы объяснить случившееся. Его голос, сверхъестественно умиротворенный, подобен успокоительному бальзаму. «Мой хирург – лучший в мире специалист по эпилепсии. Он объяснил мне, что во время приступа человека нельзя ни класть, ни давать ему воды – иначе есть риск захлебнуться. Я знаю, что с ним все будет в порядке».

Придя в лабораторию на следующее утро, я вижу, что Йенс действительно в полном порядке. Он снова сидит за столом, и тестирование продолжается. Он почти не помнит приступа, зато помнит фосфены.

– Это было прекрасно! – восклицает он. – После восемнадцати лет кромешной тьмы я наконец-то увидел свет.

– Вы готовы к большему? – спрашивает Добелл.

У него в руках – огромные очки в черепаховой оправе. Левая линза темная, а в правую вмонтирована миниатюрная камера, черная, пластиковая, площадью меньше квадратного дюйма. Провода, которые вчера шли к ноутбукам, теперь подключены к видеокамере. Пора проверить, удастся ли Йенсу что-нибудь увидеть.

– Готовы? – повторяет вопрос Добелл.

– Я готов уже 20 лет.

Йенс надевает очки, техники включают систему. Я сижу напротив, через стол. И выясняется, что, когда первый в мире бионический глаз включается, Йенс видит меня.

– Ого! – говорит Йенс.

– Что значит «ого»? – спрашиваю я.

– Та часть моего мозга, которая два десятилетия валяла дурака, наконец-то работает!

– И это только один имплантант, – говорит Добелл. – Еще не подключена другая сторона, еще не установлена программа, помогающая распознавать края изображения. Дальше картинка будет только лучше.

Йенс отворачивается, и мы убираем со стола все предметы. Добелл берет телефон и относит его в дальний угол комнаты. Йенс поворачивается обратно. Камера посылает данные в установленный в мозге имплантант с частотой один кадр в секунду, поэтому по-черепашьи медленные повороты его головы напоминают движения робота. Йенсу требуется две минуты, чтобы обнаружить телефон, – но он его обнаруживает! Потом опыт повторяется – снова и снова. Пятнадцать минут спустя Йенсу удается снять трубку телефона уже через 30 секунд. Через полчаса на это уходит менее десяти секунд.

Техники постепенно повышают частоту кадров. И вот, наконец, не остается ничего, кроме как закрепить на бедре Йенса обработчик сигналов и блок питания. Они напоминают два пистолета в кобурах. Кульминация наступает, когда Йенс садится в «мустанг» кабриолет. Верх откинут. Ветер шевелит его волосы. Он включает зажигание. Выезжать на трассу Добелл не позволяет, но можно покататься по стоянке.

«В следующей версии системы, – говорит мне Добелл, – разрешение будет достаточно высокое, чтобы ездить по дорогам». Поскольку сейчас Йенс вооружен самой простой видеокамерой, можно представить себе перспективы, которые откроются, если дополнительно наделить ее характеристиками прибора ночного видения, рентгеноскопа, микроскопа или телескопа. А теперь забудем о камере. Почему бы не подключиться прямо к интернету? В будущем инвалиды по зрению получат такие возможности, что даже зрячим людям захочется иметь подобные протезы.

7

Публичное обсуждение воздействия электричества на зрение восходит к 1751 году, когда Бенджамин Франклин провел свой знаменитый эксперимент с воздушным змеем и ключами. В скором времени ученые заговорили о возможности лечения слепоты посредством электрической стимуляции мозга, но эта идея постепенно заглохла.

Удивляться тут, по-видимому, нечему. Зрение вообще занимает весьма необычное место в истории. На протяжении более чем столетия креационисты, боровшиеся с учением Дарвина, считали существование зрения доказательством существования Бога. Глаза – слишком сложная вещь для такого, казалось бы, случайного процесса, как естественный отбор. Вследствие этого исцеление слепоты оставалось вотчиной исключительно религиозных целителей. «Это всегда считалось религиозным чудом, – говорит Том Хоглунд из Фонда борьбы со слепотой, – но теперь это чудо научное».

Тринадцатого июня Добелл выступил на ежегодном собрании Американского общества по развитию искусственных внутренних органов в Нью-Йорке и рассказал изумленным слушателям о восьми прооперированных им пациентах, из которых Йенс стал первым, у кого был активизирован имплантант Затем он показал видеозапись, где Йенс водит машину. «Я сорвал бурю аплодисментов, – рассказал мне потом Добелл, – но сомневаюсь, что кто-нибудь из присутствовавших по-настоящему понял, свидетелями чего они были».

Для большинства специалистов, занимающихся проблемой искусственного зрения, прорыв Добелла стал полной неожиданностью. О Добелле если кто и знал, то лишь в связи с его ранними работами в области стимулирования фосфенов. Он держался подальше от академических кругов, что не добавляло ему авторитета в ученом сообществе.

В настоящее время существует не менее дюжины команд на четырех континентах, которые занимаются разработкой различных систем искусственного зрения, и Добелл возглавляет лишь одну из них. Одни трудятся над созданием ретинальных имплантантов, работающих на батарейках или на солнечной энергии, другие выращивают ганглиозные клетки на кремниевых чипах, третьи занимаются разработкой стимуляторов зрительного нерва. А в числе лидеров – пока не объявился Добелл – был Дик Норманн, бывший заведующий кафедрой биоинженерии в Университете Юты.

Как и Добелл, Норманн работает над созданием зрительного нейропротеза. Я стал первым, кто сказал ему, что гонка завершена и он проиграл.

– Это фантастика! – говорит Норманн.

– Вы не расстроились?

– Это фантастика, фантастика, фантастика! – повторяет он, а затем, после паузы, добавляет: – Если, конечно, это действительно работает.

– Что вы имеете в виду? Я был там. Я видел, что это работает.

– Но что вы называете «работает»? Если пациент видит движущееся пятно света, зрение ли это? Мне нужно знать, что именно он видит.

– Ладно, но как это повлияет на ваши исследования?

– Никак не повлияет. Мы будем продолжать делать то, что делали.

Норманн также имеет в виду трехчастную систему: имплантант, обработчик сигналов, камера, – но с очень важным отличием. В то время как имплантант Добелла располагается на поверхности зрительной коры мозга, имплантант Норманна проникает в глубину.

Норманновский имплантант имеет значительно меньшие размеры – со шляпку гвоздя – и «вбивается» в кору головного мозга в том самом месте, где воспринимается обычная зрительная информация. По словам Норманна, его изобретение настолько высокоточное, что каждый электрод способен стимулировать отдельные нейроны.

– Это важно потому, – поясняет он, – что краеугольным камнем искусственного зрения является взаимодействие между электрическим током и нейронами. Поскольку имплантант Добелла располагается на поверхности зрительной коры, он требует большой силы тока – где-то в пределах 1–10 миллиампер – и возбуждает сразу множество нейронов. Прицельность никакая, а потому очень многое может пойти не так.

Мне ли этого не знать? Пациент едва не умер у меня на руках.

– Углубление электродов внутрь коры позволяет снизить силу тока до 1–10 микроампер. Разница тысячекратная.

А снижение силы тока снижает вероятность приступов. Но это еще не все. Уменьшение силы тока позволяет также повысить точность, увеличить разрешение:

– Чем меньше сила тока, тем больше электродов можно упаковать в имплантант, – поясняет Норманн. – Мы еще не достигли цели, но с моими электродами есть шанс создать поле соприкасающихся фосфенов – точно так же, как у вас или у меня, – а с поверхностным имплантантом Добелла это неосуществимо.

Вот как бывает, когда вопросы, ранее являвшиеся вотчиной одних лишь мистиков, становятся полем деятельности инженеров. Как и другие высокие технологии, будь то операционные системы или веб-браузеры, искусственное зрение становится ареной войны стандартов.

Забудьте о религиозных целителях; теперь соперничество идет между системами Beta и VHS.

8

Чтобы разобраться в том, что же на самом деле видит Йенс, я отправляюсь в Лос-Анджелес, в Университет Южной Калифорнии, где находится лаборатория Марка Хумаюна. Как и конкуренты, Хумаюн использует видеокамеру, вмонтированную в очки, обработчики сигналов, генерирующие изображение, но, в отличие от нейропротезов Норманна и Добелла, его имплантант располагается поверх сетчатки глаза. Его задача – занять место поврежденных палочек и колбочек, чтобы дать импульс глазным клеткам, которые все еще здоровы, и использовать компоненты обработки информации, присущие самим глазам, – ганглиозные клетки и зрительный нерв, – чтобы посылать информацию в мозг.

«Это ограниченный подход, ориентированный на ограниченное число патологий, но у него есть свои преимущества, – говорит Хумаюн. – Мы считаем, что все-таки лучше оперировать слепой глаз, чем здоровый мозг».

Возглавляемая Хумаюном лаборатория ретинального протезирования Института глаза Доэни входит в структуру университета Южной Калифорнии. Небольшая комната битком набита электронным оборудованием. Техники в лабораторных халатах сидят, согнувшись за своими компьютерами, и практически не реагируют на мое появление.

Джеймс Вейланд, сотрудник института, помогает мне надеть мудреный головной убор со специальными очками, полностью перекрывающий доступ света. На лбу прикреплена миниатюрная камера; провода от нее тянутся по моей спине к ноутбуку, расположенному слева от меня. Камера поворачивается туда, куда поворачиваются мои глаза, и проецирует изображение на «экран» очков. Это производимое компанией Sony устройство, называемое Glasstron, превращает обычное зрение в его оцифрованную версию.

Пока питание выключено, я не вижу ровно ничего. Вейланд включает устройство и спрашивает, что я вижу.

– Смутные серые формы. Большие пятна с размытыми краями.

– Вы видите дверь? Можете ли вы подойти к ней?

– Да, могу – если вы хотите, чтобы наткнулся на что-нибудь и упал.

– Дисплей у вас пять на пять, – говорит Вейланд. – Подождите, сейчас я увеличу число пикселов до 32×32.

Вейланд полагает, что матрица 32×32, то есть 1024 пиксела, удовлетворит мои зрительные потребности. Вероятно, это раз в 10 лучше разрешения имплантанта Добелла и гораздо ближе к замыслу Норманна.

Я слышу, как Вейланд возится с компьютером. Внезапно в глазах проносится вспышка света, словно я вижу прыжок в гиперпространство сквозь водопад из фильма «Звездные войны».

– Теперь видите?

– Не совсем.

– Подождите минутку, дайте глазам привыкнуть.

– Ладно. У меня в глазах одни пузыри, размытые края, движение…

Внезапно картинка становится более четкой. То, что еще несколько мгновений назад выглядело атакой желеобразных тварей, стало дверью и человеческими лицами.

– Что случилось? – спрашиваю я. – Вы снова увеличили разрешение?

– Нет, – отвечает Вейланд, – это ваш мозговой компьютер учится видеть.

Очень странно наблюдать за тем, как твой собственный мозг реорганизуется, но именно это и происходит. Размытый край стола на глазах становится четкой линией, а потом становится узнаваемым и стоящий на нем компьютер.