Читать мысли ― это реально?

Тут сразу на ум приходит телепатия. Это гипотетическая способность мозга передавать или наоборот принимать мысли, образы и чувства на расстоянии без использования каких бы то ни было известных средств коммуникации. Понятие ненаучное, ведь никто так экспериментально не смог доказать, что такое возможно.

Но есть и надежные, признанные и вполне научные методы, которые позволяют отследить, что происходит в мозге человека. Например, чтобы составить общее впечатление о когнитивном процессе, достаточно записать и расшифровать суммарную электрическую активность мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Этот метод исследования позволяет пронаблюдать изменения функции коры головного мозга в конкретный момент времени и может показать, думает ли сейчас о чем-то человек или нет, бодрствует он или спит, а также отобразить простые действия (например, сжимает ли он челюсть или нет). 

Чтобы подробно узнать, о чем человек думает, ЭЭГ уже недостаточно, ведь нам нужно посмотреть на активность в разных областях мозга. Но сделать это тоже можно. Самый информативный способ — магнитно-резонансная томография (МРТ). С ее помощью можно делать снимок коры головного мозга в тот момент, когда человек чем-то занят, и на основе этих наблюдений понимать, за какие процессы отвечает тот или иной отдел мозга: например, теменная доля помогает человеку идентифицировать объекты и понимать пространственные отношения, а миндалевидные тела регулируют эмоции и память, а также ответственны за реакцию «бей или беги» во время угрозы. На основании того, какая доля мозга активна, ученые делают выводы о когнитивных процессах испытуемого в конкретный момент. 

Эти методы исследования уже позволяют «считывать» и расшифровывать мысли людей с помощью технологий искусственного интеллекта. Например, недавно исследователи из Техасского университета смогли воспроизвести отдельные наборы слов и фраз трех испытуемых из МРТ-сканов с помощью программы на основе языковой модели GPT-1 (предшественник ChatGPT). Декодер обучили на МРТ-снимках людей, которые прослушивали подкасты на протяжении в общей сложности 16 часов. 

А управлять предметами силой мысли? 

Чтобы не только читать мысли, но и совершать с их помощью какие-то действия, ученые используют нейрокомпьютерные интерфейсы (НКИ). Это системы, которые позволяют обмениваться информацией между мозгом и электронным устройством. НКИ считывают электрическую активность мозга с помощью электродов и бывают инвазивными (непосредственно встроенными в мозг) и неинвазивными (то есть носимыми ― они надеваются тело человека). 

Такие устройства буквально позволяют носителю превратить свои мысли в действия и восполнить недостающий функционал. Особенно это важно для людей с ограниченными возможностями. Например, с помощью нейрокомпьютерных интерфейсов они могут управлять курсором мыши, экзоскелетом или протезом. Технологией уже пользуются люди с неврологическими заболеваниями: церебральным параличом, болезнью Паркинсона и повреждениями спинного мозга,

Недавно свой собственный нейрокомпьютерный интерфейс Neuralink представил Илон Маск. В 2024 году инвазивный чип впервые установили человеку с квадриплегией (форма паралича). С его помощью пациент смог перемещать курсор на экране компьютера и за счет этого переключать музыку и играть в онлайн-шахматы.

Что насчет шапок-невидимок?

Вообще, успешно маскироваться умеют многие животные ― им это жизненно необходимо, ведь так они могут эффективно охотиться или, наоборот, скрываться от хищников. Один из примеров ― окраска осьминогов, которые научились подстраиваться под рельеф и цвета местности. 

С невидимостью все немного сложнее. Придать объекту такое свойство можно с помощью двух принципов. В первом случае электромагнитные волны проходят сквозь объект — это можно представить как человека-невидимку, который нанес на кожу специальную мазь, поляризующую свет в обратную сторону и не дающую ему рассеиваться. Во втором случае электромагнитное излучение огибает объект и передается на другую сторону предмета — так можно описать принцип работы шапки-невидимки. 

И хоть теоретически представить невидимость несложно, достичь этого в реальности в крупных масштабах пока нельзя: не позволяет уровень современных технологий и материалов. При этом ученые уже умеют создавать крошечные структуры на нанометровых масштабах, которые делают объекты невидимыми.

А недавно исследователи под руководством Хуна Госуна из Стэнфордского университета смогли сделать кожу живых мышей прозрачными. Для этого они использовали растворы молекул с высоким коэффициентом поглощения света — в частности, водный раствор пищевого красителя тартразина.

Еще супергерои умеют летать. А в реальной жизни это возможно?

Заставить парить небольшие предметы сегодня несложно — для этого используют неодимовые магниты. Если поднести два таких магнита друг к другу (при этом один из них будет встроен в предмет, который нужно заставить левитировать), они начнут отталкиваться. Так можно заставить парить небольшой объект — например, кактус в горшке. 

Живые объекты тоже способны левитировать, даже не будучи магнитными — это возможно благодаря диамагнетизму. Так называют явление, когда магнитный отклик от объекта противоположен дей­ст­вую­ще­му на не­го внеш­не­му магнитному полю. К диамагнитным материалам относится вода — поэтому можно заставить парить организмы, которые в большей степени состоят из воды. 

Кстати, именно благодаря этому свойству состоялся знаменитый эксперимент с левитирующей лягушкой, который провел физик Андрей Гейм и математик Майкл Берри. И за него же в 2000 году им дали Шнобелевскую премию.

Левитировать способны и маленькие объекты в размере микронов и нанометров — для этого используют оптическую ловушку или оптический пинцет. Эти устройства задают электрическое поле определенной конфигурации, в которое можно поместить заряженные микрочастицы и заставить их «левитировать» и перемещаться вдоль оси ловушки. Обычно ловушки используют в масс-спектрометрии для анализа химического состава веществ. Оптический пинцет, в свою очередь, работает за счет светового потока, обладающего импульсом: при изменении его направления возникает соответствующий импульс отдачи, который тормозит движение микрочастицы и как бы задерживает ее в подвешенном состоянии. Устройство позволяет биологам проводить манипуляции с различными типами молекул и клеток.

И наконец, управление энергией. Куда без этого? 

Еще одна суперсила — электрокинез — связана со способностью генерировать электричество и метать молнии. В каком-то смысле физики уже овладели ею, когда изобрели беспроводную передачу энергии. Сегодня с ее помощью уже можно заряжать зубные щетки, смартфоны и ноутбуки, аккумуляторы датчиков умного дома и даже передавать энергию на спутники.

Прочитайте также:

Энергия без границ: как избавляются от проводов в России

На мощностях без проводов: рассказываем о последних разработках ученых ИТМО в области бесконтактной передачи энергии

Технологии беспроводной передачи энергии развивают и в ИТМО. В 2021 году исследователи создали светящиеся шахматы на основе перовскита, которые получают энергию с помощью передатчика, встроенного в шахматную доску. В 2023 году ученые Нового физтеха совместно с компанией по производству зарядных станций для электротранспорта «Яблочков» представили первую в России беспроводную зарядку для электротранспорта. 

Прямо сейчас физики ИТМО разрабатывают беспроводную WPT-комнату — безопасное помещение для беспроводной зарядки, в котором удастся зарядить смартфон, ноутбук, VR-гарнитуру и другие электронные устройства. На пути к большому проекту ученые в 2022 году уже создали новое поколение беспроводных зарядок — бокс с равномерно распределенным в объеме магнитным полем, внутри которого можно заряжать одновременно больше трех устройств. 

Лекция Павла Белова «Наука о суперспособностях: когда “Люди Икс” станут реальностью?» состоялась в библиотеке имени Маяковского 22 октября. Мероприятие — часть программы научно-фантастического лектория, который проводят Новый физтех ИТМО и библиотека имени Маяковского.