Баш као што су стари Грци маштали о великом лету, данашње маште сањају о умовима и машинама као леку за мучни проблем људске смртности. Да ли се ум може директно повезати са вештачком интелигенцијом, роботима и другим умовима помоћу технологија интерфејс мозга-рачунара (БЦИ) како би надишао наша људска ограничења?
Сличан садржај
- Како је прва америчка машина за додавање повезана са 'Голим ручком'
Током последњих 50 година, истраживачи у универзитетским лабораторијама и компаније широм света постигли су импресиван напредак у достизању такве визије. Недавно, успешни предузетници попут Елона Муска (Неуралинк) и Бриан Јохнсон-а (Кернел) најавили су нове стартаппе који желе да побољшају људске способности повезивањем мозга и рачунара.
Колико смо заиста успешни да повежемо мозак са нашим технологијама? И какве би последице могле бити кад су наши умови укључени?
Порекло: Рехабилитација и рестаурација
Еб Фетз, истраживач у Центру за сензоримоторно неуронско инжењерство (ЦСНЕ), један је од најранијих пионира за повезивање машина са умом. 1969. године, пре него што је постојао чак и лични рачунар, показао је да мајмуни могу појачати своје мождане сигнале да би управљали иглом која се кретала на бројчанику.
Велики део недавног рада на БЦИ има за циљ побољшање квалитета живота људи који су парализовани или имају озбиљне моторичке сметње. Можда сте видели нека недавна достигнућа у вестима: истраживачи Универзитета у Питтсбургху користе сигнале снимљене унутар мозга за контролу роботске руке. Истраживачи са Станфорда могу извући намере кретања парализованих пацијената из њихових мозга, омогућавајући им бежичну употребу таблета.
Слично томе, нека ограничена виртуелна осећања могу се послати натраг у мозак, испоруком електричне струје унутар мозга или до мождане површине.
Шта је са нашим главним чулима вида и звука? Врло ране верзије бионских очију за људе са озбиљним оштећењем вида комерцијално су распоређене, а побољшане верзије тренутно су на људским испитивањима. С друге стране, кохлеарни имплантати постали су један од најуспешнијих и најраширенијих бионских имплантата - преко 300 000 корисника широм света користи имплантате да чују.
Двосмерни интерфејс између мозга и рачунара (ББЦИ) може истовремено снимати сигнале из мозга и слати информације натраг у мозак путем стимулације. (Центар за сензоримоторно неуронско инжењерство (ЦСНЕ), ЦЦ БИ-НД) Најсофистицираније БЦИ су „двосмерни“ БЦИ (ББЦИ), који могу да снимају и стимулишу нервни систем. У нашем центру истражујемо ББЦИ као радикално ново средство за рехабилитацију можданог удара и повреде кичмене мождине. Показали смо да се ББЦИ може користити за јачање веза између две мождане регије или између мозга и кичмене мождине, и преусмеравање информација око подручја повреде како би се реанимао парализовани уд.
Уз све ове досадашње успехе, могли бисте помислити да је интерфејс између мозга и рачунара спреман да буде следећи неопходни гадгет за потрошаче.
Још рани дани
Електрична карактеристика која се користи за откривање електричних промена на површини мозга тестира се на електричне карактеристике. (Центар за сензоримоторно неуронско инжењерство, ЦЦ БИ-НД) Али пажљив поглед на неке од тренутних демонстрација БЦИ открива да још увек имамо начина: Кад БЦИ производе покрете, они су много спорији, мање прецизни и мање сложени од оног што радно способни људи лако свакодневно раде са својим удовима. Бионичке очи нуде вид врло мале резолуције; кохлеарни имплантати могу електронски да носе ограничене говорне информације, али искривљавају искуство музике. А да би све ове технологије функционисале, електроде морају бити хируршки имплантиране - што већина људи данас не би узимала у обзир.
Нису сви БЦИ-и ипак инвазивни. Неинвазивни БЦИ који не захтевају оперативни захват постоје; обично се заснивају на електричним (ЕЕГ) снимцима са власишта и користе се за демонстрирање контроле курсора, инвалидских колица, роботских руку, беспилотних летелица, хуманоидних робота, па чак и комуникације од мозга до мозга.
Али сви ови демо снимци су били у лабораторији - где су собе мирне, испитни субјекти нису ометани, техничка подешавања су дугачка и методична, а експерименти трају довољно дуго да покажу да је концепт могућ. Показало се да је веома тешко направити ове системе довољно брзим и робусним да се могу користити у стварном свету.
Чак и са имплантираним електродама, још један проблем са покушајем читања умова произилази из структуре нашег мозга. Знамо да сваки неурон и њихове хиљаде повезаних суседа творе незамисливо велику и стално променљиву мрежу. Шта ово може значити за неуроинжињере?
Замислите да покушавате да разумете разговор велике групе пријатеља о компликованом предмету, али дозвољено вам је да слушате само једну особу. Можда ћете моћи разабрати врло грубу тему о чему се разговара, али дефинитивно нису сви детаљи и нијансе читаве дискусије. Будући да нам чак и најбољи имплантати омогућавају само да слушамо неколико малих мрља мозга одједном, можемо да урадимо неке импресивне ствари, али нисмо ни близу разумевања потпуног разговора.
Ту је и оно што ми сматрамо језичком баријером. Неурони међусобно комуницирају путем сложене интеракције електричних сигнала и хемијских реакција. Овај изворни електро-хемијски језик може се тумачити електричним круговима, али није лако. Слично томе, када се мозгу обраћамо помоћу електричне стимулације, то је с јаким електричним акцентом. То неуронима отежава разумевање шта стимулација покушава да пренесе усред свих осталих текућих неуронских активности.
На крају, постоји проблем оштећења. Ткиво мозга је мекано и флексибилно, док је већина наших електро проводљивих материјала - жица које се повезују са можданим ткивом - обично врло крута. То значи да имплантирана електроника често изазива ожиљке и имунолошку реакцију, што значи да имплантати временом губе ефикасност. Флексибилна биокомпатибилна влакна и низови могу евентуално помоћи у том погледу.
Прилагођавање, заједничко дружење
Упркос свим тим изазовима, оптимистични смо у погледу наше бионске будућности. БЦИ не морају да буду савршени. Мозак је невероватно прилагодљив и способан је да научи да користи БЦИ на начин сличан начину на који учимо нове вештине попут вожње аутомобила или коришћењем интерфејса осетљивог на додир. Слично томе, мозак може научити да тумачи нове врсте сензорних информација чак и када их шаље неинвазивно користећи, на пример, магнетне импулсе.
Коначно, верујемо да ће се „прилагођавајући“ двосмерни БЦИ, где се електроника учи с мозгом и непрестано разговарати с мозгом током процеса учења, могао показати као неопходан корак у изградњи неуронског моста. Изградња таквих прилагођавајућих двосмерних БЦИ-ја је циљ нашег центра.
Слично смо узбуђени због недавних успеха у циљаном лечењу болести попут дијабетеса коришћењем „лековитих лекова“ - експерименталних малих имплантата који лече болест без лекова комуницирајући наредбе директно унутрашњим органима.
А истраживачи су открили нове начине превазилажења електричне-биохемијске језичке баријере. На пример, убризгавање "неуронске чипке" може се показати као обећавајући начин за постепено омогућавање неурона да расту поред имплантираних електрода уместо да их одбаце. Флексибилне сонде које се базирају на наноире, флексибилне неуронске скеле и стаклени карбонски интерфејси такође могу омогућити биолошким и технолошким рачунарима да успешно коегзистирају у нашим телима у будућности.
Од помоћних до аугментативних
Нови стартуп Елон Муск Неуралинк има зацртани крајњи циљ да унаприједи људе с БЦИ-јем како би се нашем мозгу дигла нога у континуираној трци у наоружању између људске и умјетне интелигенције. Нада се да би могућност повезивања са нашим технологијама људски мозак могао побољшати своје сопствене могућности - можда нам омогућава да избегнемо потенцијалну дистопијску будућност тамо где је АИ далеко надмашио природне људске могућности. Таква се визија може чинити далеком или фантастичном, али не треба одбацивати идеју само о необичности. Уосталом, аутомобили који су се возили били су пребачени у подручје научне фантастике још пре деценију и по - и сада деле наше путеве.
БЦИ може да се разликује у више димензија: било да се повезује са периферним нервним системом (нервом) или са централним нервним системом (мозгом), да ли је инвазиван или неинвазиван и помаже ли обнављању изгубљене функције или повећава способности. (Јамес Ву; адаптирано из Сакурамбоа, ЦЦ БИ-СА) У блиској будућности, како се сучеља између мозга и рачунара крећу даље од обнављања функције код особа са инвалидитетом до повећања способних за физичке особе преко њихових људских потреба, морамо бити озбиљно свесни мноштва питања која се односе на сагласност, приватност, идентитет, агенцију и неједнакост. . У нашем центру, тим филозофа, клиничара и инжењера активно ради на решавању ових питања етичке, моралне и социјалне правде и нуди неуроетичке смернице пре него што поље напредује предалеко.
Повезивање нашег мозга директно са технологијом може, на крају, бити природни напредак у начину на који су се људи током година надограђивали технологијом, од коришћења точкова да би се превазишла наша двопедска ограничења до прављења нотација на глиненим плочама и папиру како би се повећала наша сећања. Као и данашњи рачунари, паметни телефони и слушалице за виртуалну стварност, надоградни БЦИ-и, када коначно стигну на тржиште потрошача, биће узбудљиви, фрустрирајући, ризични и истовремено пуни обећања.
Овај чланак је првобитно објављен у часопису Тхе Цонверсатион.
Др Јамес Ву Студент биоинжињеринга, истраживач у Центру за сензоримоторно неуронско инжењерство Универзитета у Васхингтону
Рајесх ПН Рао, професор рачунарске науке и инжењерства и директор Центра за сензоримоторно неуронско инжењерство Универзитета у Васхингтону
