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.
Я пережила операцію на головному мозку 18 років тому, і з того часу наука про мозок стала моїм особистим захопленням. Власне, за професією я — інженер. Для початку хочу сказати, що нещодавно я приєдналася до групи Moonshot у Google, а саме — до підрозділу Google X із розробки дисплеїв. Отож, робота з вивчення мозку, про яку я сьогодні розповім, — це те, що я робила задовго до того, як приєдналась до Google, а також у вільний від роботи у Google час.
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?
Так повелося, що операція головного мозку в певному сенсі накладає на тебе тавро. Чи ти досі маєш розумові здібності, чи вже ні? Якщо ні, то чи можливо їх повернути?
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.
Після операції я втратила частину головного мозку і мусила якось із цим жити. То була не сіра речовина, а в'язка частина всередині мозку, що виробляє важливі гормони та нейротрансмітери. Одразу після операції мені довелося вирішувати, яку дозу із більш ніж десятка потужних хімічних речовин приймати щодня, тому що коли б не приймала нічого, через кілька годин я б померла. Відтоді кожного дня впродовж 18 років мені доводилось добирати комбінації та суміші хімічних речовин, які треба прийняти, щоб залишитись живою. Кілька разів моє життя висіло на волосині.
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.
Та, на щастя, в душі я експериментатор, а тому вирішила поекспериментувати і спробувати знайти оптимальніші дози, адже насправді там не існує жодної чітко визначеної схеми. Я взялася випробовувати різні суміші й була вражена тим, наскільки крихітні відхилення в дозах здатні змінити моє самопочуття, сприйняття себе, мислення та ставлення до інших людей. Ось один особливо яскравий приклад: протягом кількох місяців я приймала дози та хімічні речовини, типові для чоловіка у 20 з гаком років. Я була вражена, наскільки змінилися мої думки. (Сміх) Я постійно була сердитою, безперестанку думала про секс і вважала себе найрозумнішою персоною в цілому світі. (Сміх) Звісно, за роки мого життя мені траплялись подібні хлопці чи, може, дещо стриманіші їх версії. У мене ж доходило до крайнощів. Але найсильніше мене здивувало те, що я не намагалась бути самовпевненою, а таки старалася, з певною ноткою невизначеності, таки залагодити свою проблему, що, однак, не вдавалось належним чином.
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.
Отож, я не витримала. Я змінила дозування. Але гадаю, цей досвід навчив мене краще розуміти чоловіків і те, через що вони часом проходять. Відтоді мені вдається набагато краще ладнати з чоловіками.
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.
Чого я, власне, намагалась досягти, регулюючи всі ці гормони, нейротрансмітери тощо, то це відновити свій інтелект після пережитих мною хвороби та операції, повернути собі творче мислення та потік ідей. Здебільшого я мислю образами, що й стало для мене відправною точкою: як здобути ці уявні образи, які я використовую як засіб швидкого моделювання, скажімо, моїх ідей, приміряючи різноманітні ідеї та програючи в голові сценарії. Цей спосіб мислення не новий. Такі філософи, як Юм, Декарт і Гоббс мислили подібним чином. Вони вважали, що образи в нашій уяві та ідеї — це одне й те саме. Дехто може з цим посперечатись. Існує чимало дискусій про те, як працює розум. Та для мене все просто: для більшості з нас ментальні образи мають вирішальне значення при винахідницькому та творчому мисленні.
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.
Отож, через кілька років я зрештою відрегулювала себе і тепер маю багато чудових, яскравих та витончених ментальних образів із необхідною аналітичною основою. Тож тепер я працюю над тим, як передати ці ментальні образи з моєї голови на екран комп'ютера швидше. Чи можете ви собі уявити, скажімо, кінорежисера, здатного лише за допомогою своєї уяви керувати навколишнім світом? Або музиканта, який видобуває музику прямо зі своєї голови? Це подарувало би творчим людям неймовірну можливість ділитись ідеями зі швидкістю світла. Фактично, останнє, що залишилось на шляху до цього, — це підвищити роздільну здатність систем сканування мозку.
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.
Зараз я поясню, чому я певна, що ми вже практично цього досягли. Я розповім про два недавні експерименти, проведені двома провідними групами нейробіологів. Обидві групи використовували технологію фМРТ, функціональну магнітно-резонансну томографію, щоб отримати зображення мозку. Перед вами добірка зображень мозку, зроблених Джорджіо Ґанісом та його колегами в Гарварді. На колонці ліворуч видно зображення мозку людини, яка дивиться на картинку. Середня колонка — це зображення мозку цієї людини, яка уявляє собі ту ж саму картинку. Праву колонку отримали шляхом вилучення середньої колонки з лівої, що демонструє нам практично нульову відмінність між ними. Експеримент повторювали з багатьма людьми, використовуючи багато різних картинок, та результат був завжди подібний. Різниці між фактичним переглядом картинки та відтворенням цієї ж картинки в уяві практично жодної.
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.
Тепер я покажу вам результати іншого експерименту, проведеного в лабораторії Джека Ґалланта в університеті Берклі. Вони спромоглися декодувати мозкові хвилі у впізнавані візуальні поля. Спробую розставити все по полицях. У цьому експерименті людям показували сотні годин відео з YouTube, в процесі чого їхній мозок сканували, щоб зібрати велику базу зображень того, як він реагує на відеофрагменти. Згодом їм показували нове відео з новими образами, людьми та тваринами і відскановували нові зображення мозку. Використовуючи виключно дані попередніх сканувань, комп'ютер розшифрував нові зображення й показав те, що, як він вважав, насправді бачили люди. Праворуч ви бачите здогадки комп'ютера, а ліворуч — відео, яке показували людям. Це, безперечно, вражає. Ми вже практично досягли мети. Залишилось лише підвищити роздільну здатність. І не забувайте, що коли ми бачимо картинку і коли ми цю ж картинку уявляємо, відскановані зображення мозку виходять однакові.
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.
Отже, такого результату ми досягли за допомогою томографів із найвищою роздільною здатністю на даний час, а за останні кілька років вона фактично зросла в тисячі разів. Тепер нам потрібно підвищити роздільну здатність приблизно в стільки ж разів, щоб зазирнути ще глибше. Як ми можемо це зробити? Існує чимало різних способів. Один із них — це розкрити черепну коробку і вставити туди електроди. Я не прихильник такого. Зараз пропонують безліч нових методів нейровізуалізації, деякі навіть пропоную я, однак, з огляду на недавній успіх МРТ, нам спершу варто задуматись: чи використали ми всі можливості цієї технології? Загальноприйнятою є думка, що єдиний спосіб підвищити роздільну здатність МРТ — це збільшити магніти. Але на даному етапі більші магніти дають лише незначні покращення роздільної здатності, а не в тисячі разів, як нам потрібно. Я пропоную ось що: замість більших магнітів треба створити кращі. У нанотехнологіях вже здійснили кілька вагомих відкриттів стосовно магнітних структур, що допомогло створити абсолютно новий клас магнітів. Використовуючи ці магніти, ми можемо скласти деталізовані моделі магнітних полів головного мозку, за допомогою яких можна створити голографічні інтерференційні структури, щоб досягти абсолютного контролю над багатьма моделями, як показано на цих рухомих зображеннях. Ми можемо створити й значно складніші структури, застосувавши дещо інші параметри, подібно до візерунків спірографа.
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.
Чому це так важливо? Впродовж років при розробці МРТ чимало зусиль докладали до створення величезних, мало не гігантських магнітів, так? Однак більшість останніх досягнень з підвищення роздільної здатності є результатом хитромудрого кодування та декодування УКХ-радіопередавачів та приймачів у системах МРТ. Крім того, замість однорідного магнітного поля ми можемо застосувати структуровані магнітні поля додатково до УКХ-радіочастот. Таким чином, комбінуючи моделі магнітних полів із технологіями УКХ-радіочастот, можна значно збільшити кількість інформації, отриманої за одне сканування. Наклавши на все це наші щораз глибші знання про структуру мозку та пам'яті, ми можемо досягти необхідного нам тисячократного вдосконалення. Використовуючи фМРТ, ми зможемо виміряти не лише насичений киснем потік крові, а й вищезгадані гормони та нейротрансмітери, і, можливо, навіть безпосередню нейронну активність, що є нашою мрією.
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.
Ми зможемо вивантажувати наші ідеї безпосередньо на цифрові носії. Чи можете ви уявити, що колись ми перестрибнемо людську мову і зможемо спілкуватись лише за допомогою наших думок? Які можливості відкриються перед нами? І як ми навчимося витримувати правду невідфільтрованих людських думок? Ви думаєте, що Інтернет був великим досягненням. Ці питання ще грандіозніші. Це може стати спокусливою нагодою вдосконалити наше мислення та навички спілкування. І навіть більше, цей же засіб може виявитись дієвим при лікуванні хвороби Альцгеймера та подібних захворювань.
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.
Нам не залишається нічого іншого, окрім як відчинити ці двері. Несуттєво, через скільки років це станеться — через 5 чи 15? Важко уявити, щоб на це пішло значно більше часу. Нам необхідно з'ясувати, як зробити цей крок усім разом.
Thank you.
Дякую.
(Applause)
(Оплески)