I had brain surgery 18 years ago, and since that time, brain science has become a personal passion of mine. I'm actually an engineer. And first let me say, I recently joined Google's Moonshot group, where I had a division, the display division in Google X, and the brain science work I'm speaking about today is work I did before I joined Google and on the side outside of Google.
18 лет назад я перенесла операцию на головном мозге, и с тех пор наука о мозге стала моим страстным увлечением. Я на самом деле инженер. И сначала я хочу сказать, что недавно я присоединилась к долгосрочному проекту Google в отделе разработки дисплеев в подразделении Google X. Работа по изучению мозга, о которой я буду говорить сегодня, — это то, чем я занималась до Google и вне Google.
So that said, there's a stigma when you have brain surgery. Are you still smart or not? And if not, can you make yourself smart again?
Существуют определённые предрассудки по поводу операций на мозге. Сохраняете ли вы после них умственные способности? Если нет, то можно ли их восстановить?
After my neurosurgery, part of my brain was missing, and I had to deal with that. It wasn't the grey matter, but it was the gooey part dead center that makes key hormones and neurotransmitters. Immediately after my surgery, I had to decide what amounts of each of over a dozen powerful chemicals to take each day, because if I just took nothing, I would die within hours. Every day now for 18 years -- every single day -- I've had to try to decide the combinations and mixtures of chemicals, and try to get them, to stay alive. There have been several close calls.
После операции я потеряла часть мозга, и мне пришлось с этим жить. Это было не серое вещество, а вязкая область в самом центре, которая вырабатывает ключевые гормоны и нейротрансмиттеры. Сразу после операции мне нужно было подбирать дозу каждого из более чем десятка мощных веществ для ежедневного приёма, потому что, если бы я ничего не принимала, я бы умерла в течение нескольких часов. Каждый день на протяжении 18 лет — каждый божий день — мне приходится подбирать комбинации и соединения веществ и принимать их, чтобы оставаться в живых. Пару раз моя жизнь висела на волоске.
But luckily, I'm an experimentalist at heart, so I decided I would experiment to try to find more optimal dosages because there really isn't a clear road map on this that's detailed. I began to try different mixtures, and I was blown away by how tiny changes in dosages dramatically changed my sense of self, my sense of who I was, my thinking, my behavior towards people. One particularly dramatic case: for a couple months I actually tried dosages and chemicals typical of a man in his early 20s, and I was blown away by how my thoughts changed. (Laughter) I was angry all the time, I thought about sex constantly, and I thought I was the smartest person in the entire world, and —(Laughter)— of course over the years I'd met guys kind of like that, or maybe kind of toned-down versions of that. I was kind of extreme. But to me, the surprise was, I wasn't trying to be arrogant. I was actually trying, with a little bit of insecurity, to actually fix a problem in front of me, and it just didn't come out that way.
Но, к счастью, я в душе экспериментатор, поэтому я решила поэкспериментировать и попытаться найти более оптимальные дозировки, поскольку чёткой и детальной схемы на самом деле нет. Я начала подбирать различные составы и была поражена тем, как ничтожные изменения дозировки кардинально изменяли моё самоощущение, самовосприятие и мышление, мою манеру поведения. Приведу один из самых впечатляющих примеров: пару месяцев я принимала дозировки и вещества, характерные для двадцатилетних мужчин. Меня потрясло, как изменились мои мысли. (Смех) Я всё время злилась, постоянно думала о сексе и считала себя самой умной на всём белом свете. (Смех) Конечно, за годы жизни мне попадались подобные парни, ну, или чуть поспокойнее. Мой случай был немного чересчур. Но для меня удивительно то, что я не была самонадеянной, я на самом деле пыталась, с некоторыми сомнениями, по-настоящему решить свою проблему, просто вышло всё не совсем так, как хотелось.
So I couldn't handle it. I changed my dosages. But that experience, I think, gave me a new appreciation for men and what they might walk through, and I've gotten along with men a lot better since then.
У меня ничего получилось. Я изменила дозировки. Но этот опыт позволил мне по-новому взглянуть на мужчин и на то, с чем им приходится сталкиваться. С тех пор я стала ладить с ними гораздо лучше.
What I was trying to do with tuning these hormones and neurotransmitters and so forth was to try to get my intelligence back after my illness and surgery, my creative thought, my idea flow. And I think mostly in images, and so for me that became a key metric -- how to get these mental images that I use as a way of rapid prototyping, if you will, my ideas, trying on different new ideas for size, playing out scenarios. This kind of thinking isn't new. Philiosophers like Hume and Descartes and Hobbes saw things similarly. They thought that mental images and ideas were actually the same thing. There are those today that dispute that, and lots of debates about how the mind works, but for me it's simple: Mental images, for most of us, are central in inventive and creative thinking.
Регулируя количество гормонов и нейротрансмиттеров и так далее, я пыталась восстановить свой интеллект после болезни и операции, вернуть творческое мышление, поток идей. В основном я мыслю образами, поэтому для меня ключевым стало то, как можно использовать мысленные образы в качестве опытных образцов идей, если хотите, примеряя новые идеи, разыгрывая сценарии. В таком подходе нет ничего нового. У философов Юма, Декарта и Гоббса были похожие взгляды. Они считали, что мысленные образы и идеи — это одно и то же. Есть люди, готовые с этим поспорить, и существует много споров о работе разума, но для меня всё просто. Мысленные образы у большинства из нас играют центральную роль в изобретательстве и творческом мышлении.
So after several years, I tuned myself up and I have lots of great, really vivid mental images with a lot of sophistication and the analytical backbone behind them. And so now I'm working on, how can I get these mental images in my mind out to my computer screen faster? Can you imagine, if you will, a movie director being able to use her imagination alone to direct the world in front of her? Or a musician to get the music out of his head? There are incredible possibilities with this as a way for creative people to share at light speed. And the truth is, the remaining bottleneck in being able to do this is just upping the resolution of brain scan systems.
Так, через несколько лет я отладила свой организм, и у меня теперь есть множество прекрасных, весьма изощрённых и ярких мысленных образов, опирающихся на анализ. Теперь я пытаюсь разобраться в том, как можно быстрее вывести эти мысленные образы из головы прямо на экран моего компьютера. Представьте себе кинорежиссёра, способного лишь силой воображения управлять окружающим миром. Или музыканта, извлекающего музыку прямо из головы? В этом кроется невероятная возможность для творческих людей делиться мыслями со скоростью света. И вся правда в том, что последним препятствием на этом пути является необходимость увеличить разрешающую способность томографов.
So let me show you why I think we're pretty close to getting there by sharing with you two recent experiments from two top neuroscience groups. Both used fMRI technology -- functional magnetic resonance imaging technology -- to image the brain, and here is a brain scan set from Giorgio Ganis and his colleagues at Harvard. And the left-hand column shows a brain scan of a person looking at an image. The middle column shows the brainscan of that same individual imagining, seeing that same image. And the right column was created by subtracting the middle column from the left column, showing the difference to be nearly zero. This was repeated on lots of different individuals with lots of different images, always with a similar result. The difference between seeing an image and imagining seeing that same image is next to nothing.
Позвольте показать вам, почему я думаю, что мы очень близки к цели, и рассказать о двух недавних экспериментах, проведённых ведущими группами нейробиологов. Обе команды использовали технологию фМРТ, функциональную магнитно-резонансную томографию, для сканирования мозга. Здесь вы видите подборку изображений мозга, сделанную Джорджио Ганисом и его коллегами в Гарварде. Слева вы видите сканы мозга человека, который смотрит на какое-то изображение. В средней колонке показаны снимки головного мозга этого же человека, мысленно представляющего себе то же самое изображение. В правой колонке показано, что останется, если из левой колонки вычесть правую: мы видим, что разница почти нулевая. Опыт повторили на большом количестве людей, используя самые разные изображения — всегда получался похожий результат. Разница между зрительным восприятием изображения и мысленным представлением этого же изображения практически ничтожна.
Next let me share with you one other experiment, this from Jack Gallant's lab at Cal Berkeley. They've been able to decode brainwaves into recognizable visual fields. So let me set this up for you. In this experiment, individuals were shown hundreds of hours of YouTube videos while scans were made of their brains to create a large library of their brain reacting to video sequences. Then a new movie was shown with new images, new people, new animals in it, and a new scan set was recorded. The computer, using brain scan data alone, decoded that new brain scan to show what it thought the individual was actually seeing. On the right-hand side, you see the computer's guess, and on the left-hand side, the presented clip. This is the jaw-dropper. We are so close to being able to do this. We just need to up the resolution. And now remember that when you see an image versus when you imagine that same image, it creates the same brain scan.
Теперь я расскажу про другой эксперимент, проведённый в лаборатории Джека Галланта в Калифорнийском университете в Беркли. Им удалось расшифровать мозговые импульсы и получить узнаваемые зрительные поля. Давайте я объясню. В этом эксперименте испытуемым показывали сотни часов видео из YouTube, одновременно сканируя их мозг, чтобы создать большую подборку изображений того, как мозг реагировал на видео. Затем им было показано другое видео с новыми образами, новыми людьми и животными, и снова был просканирован мозг. Используя только данные сканирования, компьютер расшифровал их и показал то, что, как он рассчитал, испытуемые видели на самом деле. Справа вы видите догадку компьютера, а слева — то, что видели участники эксперимента. Результаты поражают. Мы так близки к цели. Нам нужно только увеличить разрешение. Вспомните, что когда вы видите изображение и когда вы его себе представляете, сканы мозга получаются одинаковые.
So this was done with the highest-resolution brain scan systems available today, and their resolution has increased really about a thousandfold in the last several years. Next we need to increase the resolution another thousandfold to get a deeper glimpse. How do we do that? There's a lot of techniques in this approach. One way is to crack open your skull and put in electrodes. I'm not for that. There's a lot of new imaging techniques being proposed, some even by me, but given the recent success of MRI, first we need to ask the question, is it the end of the road with this technology? Conventional wisdom says the only way to get higher resolution is with bigger magnets, but at this point bigger magnets only offer incremental resolution improvements, not the thousandfold we need. I'm putting forward an idea: instead of bigger magnets, let's make better magnets. There's some new technology breakthroughs in nanoscience when applied to magnetic structures that have created a whole new class of magnets, and with these magnets, we can lay down very fine detailed magnetic field patterns throughout the brain, and using those, we can actually create holographic-like interference structures to get precision control over many patterns, as is shown here by shifting things. We can create much more complicated structures with slightly different arrangements, kind of like making Spirograph.
Эти результаты были получены с помощью томографов с наибольшим на сегодняшний день разрешением, а разрешение увеличилось тысячекратно за последние годы. Теперь нам нужно увеличить разрешение ещё в тысячу раз, чтобы заглянуть поглубже. Как это сделать? Для этого существует много способов. Один способ — вскрыть черепную коробку и вставить туда электроды. Я не сторонница этого. Предлагается множество новых методов сканирования, некоторые даже предлагаю я сама, но, учитывая недавние успехи МРТ, сначала нужно задаться вопросом: исчерпали ли мы уже все возможности этой технологии? Согласно общепринятому мнению, единственным способом увеличить разрешение является увеличение магнитов, но на данный момент более крупные магниты дают лишь небольшие улучшения в разрешении, а не те тысячи раз, что нам нужно. У меня есть такая идея: вместо увеличения магнитов нам нужно их усовершенствовать. В нанотехнологии сделано несколько открытий касательно магнитных структур, которые помогли создать новый класс магнитов; с этими магнитами мы можем делать очень детальные картины силовых линий магнитного поля в головном мозге и с их помощью создавать голографические схемы интерференции, чтобы чётко контролировать многие изображения, как показано здесь с помощью движущейся картинки. Мы можем создать гораздо более сложные структуры со слегка иной конфигурацией, что-то вроде создания узоров со спирографом.
So why does that matter? A lot of effort in MRI over the years has gone into making really big, really huge magnets, right? But yet most of the recent advances in resolution have actually come from ingeniously clever encoding and decoding solutions in the F.M. radio frequency transmitters and receivers in the MRI systems. Let's also, instead of a uniform magnetic field, put down structured magnetic patterns in addition to the F.M. radio frequencies. So by combining the magnetics patterns with the patterns in the F.M. radio frequencies processing which can massively increase the information that we can extract in a single scan. And on top of that, we can then layer our ever-growing knowledge of brain structure and memory to create a thousandfold increase that we need. And using fMRI, we should be able to measure not just oxygenated blood flow, but the hormones and neurotransmitters I've talked about and maybe even the direct neural activity, which is the dream.
Почему это важно? Все эти годы при разработке МРТ много усилий было потрачено на создание очень больших, просто огромных магнитов, так? Однако все недавние успехи в увеличении разрешения произошли благодаря хитроумным идеям в кодировании и расшифровке в УКВ-радиопередатчиках и приёмниках в системах МРТ. Давайте также вместо однородного магнитного поля применим структурированное магнитное поле в дополнение к УКВ-радиочастотам. Таким образом, комбинируя магнитные поля с расшифровкой схем УКВ-радиочастот, мы многократно увеличиваем объём данных, которые можно получить за одно сканирование. На это мы можем наложить наши растущие знания о строении мозга и памяти, чтобы добиться нужного нам тысячекратного увеличения. Используя фМРТ, мы сможем измерить не только ток крови, насыщенной кислородом, но и вышеупомянутые гормоны и нейротрансмиттеры и, возможно, даже непосредственную нейронную активность, о чём мы как раз мечтаем.
We're going to be able to dump our ideas directly to digital media. Could you imagine if we could leapfrog language and communicate directly with human thought? What would we be capable of then? And how will we learn to deal with the truths of unfiltered human thought? You think the Internet was big. These are huge questions. It might be irresistible as a tool to amplify our thinking and communication skills. And indeed, this very same tool may prove to lead to the cure for Alzheimer's and similar diseases.
Мы сможем выгружать наши идеи прямиком на цифровые носители. Представьте, как мы сможем обойтись без языка и общаться напрямую, посредством мысли. Что ещё будет нам подвластно? И как мы сможем научиться справляться с прямотой нефильтрованной человеческой мысли? Вам кажется, что Интернет был гигантским шагом вперёд? Вот это будет настоящим прорывом. Возможность улучшить мыслительный процесс и навыки общения очень соблазнительна. И впрямь, эти же методы, возможно, помогут победить болезнь Альцгеймера и похожие недуги.
We have little option but to open this door. Regardless, pick a year -- will it happen in five years or 15 years? It's hard to imagine it taking much longer. We need to learn how to take this step together.
Наш единственный путь — это войти в эту дверь. Неважно, в каком году — через 5 или 15 лет. Трудно вообразить, что это займёт больше времени. Нам нужно понять, как нам всем вместе сделать этот шаг.
Thank you.
Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)