Smegenų ir mašinų sąsajos: kas jos yra ir kaip jos veikia?

Įsivaizduokite, jei galėtumėte valdyti robotą ar žaisti vaizdo žaidimą tik savo protu. Tai skamba kaip mokslinė fantastika, tačiau būtent tam jau naudojamos smegenų ir mašinų sąsajos (KMI). Naudojant programas nuo pramogų iki medicinos, KMI pakeis technologijų pasaulį, kokį mes žinome. Bet kokie jie tiksliai yra? Ir kaip jie veikia?

Šis straipsnis apims viską apie smegenų ir mašinų sąsajas, įskaitant dabartinius pavyzdžius, kaip jie veikia ir kokiam KMI galėtų būti naudojamas ateityje.

Kas yra smegenų ir mašinų sąsaja?

Smegenų ir mašinų sąsajos (KMI), dar žinomos kaip smegenų ir kompiuterio sąsajos, yra įrenginiai, jungiantys jūsų smegenis, ir išorinis įrenginys. Jie gali skaityti žmogaus smegenų veiklą ir perduoti šią informaciją tiesiai į kompiuterinę sistemą. Pavyzdžiui, KMI gali padėti pacientui valdyti robotinį protezą. Arba tai gali leisti vartotojui įvesti teksto rengyklę naudojant tik savo mintis.

KMI gali būti invazinis arba neinvazinis. Invazinis KMI reikalauja chirurginės intervencijos ir paprastai apima elektrodų įdėjimą tiesiai po galvos oda, kad būtų galima tiksliau perduoti smegenų signalus. Kita vertus, neinvazinis KMI dedamas virš galvos be operacijos ir skaitomas jūsų smegenų elektrinis aktyvumas. Neigiama yra tai, kad didžiąją dalį šios veiklos slopina kaukolė, todėl neinvaziniai KMI dažnai yra mažiau galingi.

Kaip veikia smegenų ir mašinų sąsajos?

Kai mes galvojame, mūsų smegenys gamina elektrinius signalus, siunčiamus per smegenų ląsteles (žinomas kaip neuronai). Šiuos elektrinius signalus gali paimti ir interpretuoti medicinos prietaisai, ir iš tikrųjų tai buvo daroma dešimtmečius smegenų ligoms diagnozuoti.

Du metodai tai padaryti vadinami elektroencefalografija (EEG) ir elektromiografija (EMG). EEG interpretuoja elektros signalus iš smegenų, o EMG - signalus iš raumenų.

Norint diagnozuoti smegenų būklę, EEG ir EMG rodmenys lyginami su „normalia“ smegenų veikla, o ligos būsenos sukuria tam tikrus smegenų elektrinės veiklos modelius. Tačiau dabar mes galime eiti dar toliau.

Naujausi pasiekimai reiškia, kad iš smegenų veiklos galime surinkti daugiau informacijos, įskaitant emocines būsenas, kokius judesius ar veiksmus ketinate atlikti, ir net konkrečių minčių.

Mašinų mokymosi algoritmai gali nustatyti, kaip šios konkrečios būsenos „atrodo“ (atsižvelgiant į jų elektrinį aktyvumą). Šiems algoritmams pateikiami EEG ir EMG duomenys iš kontroliuojamų eksperimentų ir atrandami smegenų veiklos modeliai. Tada smegenų veikla stebima ir analizuojama realiuoju laiku, siekiant nustatyti konkrečias psichines būsenas ar veiksmus (pvz., „Judėti į kairę“).

Dabartiniai KMI pavyzdžiai

Yra keletas dabartinių KMI pavyzdžių, kurių daugelis iš esmės skiriasi. Kadangi yra toks didžiulis potencialas, kuris yra įmanomas naudojant KMI, daugelis jų yra suprojektuoti vienu metu visiškai skirtingose ​​srityse. Kai kurie KMI pirmiausia naudojami medicininiais tikslais, kad neįgalieji galėtų vėl vaikščioti, arba valdyti prietaisus nenaudojant rankų. Kiti yra skirti žaidimams ir laisvalaikiui.

Kochleariniai implantai

Kochleariniai implantai nėra tai, ką daugelis žmonių svarstytų minėdami KMI, tačiau jie iš tikrųjų yra viena iš pirmųjų technologijų, susiejusių vartotojo smegenis su mašina. Jie dirba, suteikdami garso jausmą tiems, kurie yra kurčiai ar beveik kurčiai. Implantas chirurginiu būdu dedamas po naudotojo oda, jis naudoja mikrofoną, kad sugautų aplinkinį garsą, tada sustiprina ir perduoda garsą elektriniais impulsais į vartotojo smegenis.

Mūza

Mūza yra „jutimo galvos juosta“, galinti aptikti naudotojo emocines būsenas. Pradedanti įmonė turi programas, orientuotas į darbuotojų sveikatą. Darbuotojas nešioja galvos apdangalą ir gali valdyti streso lygį bei produktyvumą, remdamasis galvos juostos atsiliepimais.

Drono valdymas

Visą 2015 m. Floridos universiteto mokslininkai sukūrė KMI galvos juostą, leidžiančią vartotojui valdyti droną kryptingai, naudojant tik savo protą.

Nepagydoma

2017 m. Nepagydoma išleido koncepcinį žaidimą, kuris buvo KMI kontroliuojamas pabėgimo kambarys. Žaidėjai užsidėjo VR ausines ir išėjo iš kambario, naudodamiesi tik savo mintimis. Palaikomi planai kurti produktus, kurie leidžia jums valdyti savo išmanųjį telefoną (pavyzdžiui, praleisti ar pristabdyti dainas).

Garsioji Elono Musko kompanija Neuralink yra invazinio KMI pavyzdys. Naudodama chirurginiu būdu implantuotus „siūlus“, „Neuralink“ siekia prijungti smegenis prie kompiuterio itin didelio pralaidumo priemonėmis. Galutinis „Neuralink“ tikslas yra padėti žmonėms aplenkti tradicines dirbtinio intelekto sistemas. „Neuralink“ jau buvo išbandytas (garsiai) beždžionės pacientui, ir beždžionė sugebėjo žaisti „Pong“ vien mąstant.

Kiti šiuo metu kuriami KMI pavyzdžiai yra „Kernel“, „NextMind“, „Neurosity“ ir „Nectome“.

Kam KMI bus naudojamas ateityje?

Viena KMI taikymo sritis yra grįžtamojo ryšio pateikimas vartotojui apie jo psichinę būseną. Pvz., KMI gali aptikti didelį mieguistumą ar neatidumą ir įspėti didelės rizikos aplinkoje, pavyzdžiui, vairuojant ar naudojant pavojingas mašinas. KMI taip pat galėtų būti naudojamas emocijoms reguliuoti ar net skausmui sumažinti, o tai gali būti naudojama kariuomenei.

KMI taip pat turi dešimtys galimų pritaikymų medicinoje. Pavyzdžiui, jie gali būti naudojami amputacijoms kontroliuoti pažengusį protezavimą arba gydyti neurologines ligas, tokias kaip Alzheimerio ar Parkinsono liga.

Vartotojų erdvėje KMI gali būti naudojamas daugybei dalykų. Vartotojai galėtų protingai valdyti savo išmaniuosius namus, įjungti ir išjungti šviesą, perjungti kanalus ar net automatiškai sukurti grojaraščius pagal nuotaiką. Be abejo, virtualioje realybėje ir kituose žaidimuose, kuriuose valdiklių naudojimas yra viena iš paskutinių kliūčių visiškam pasinėrimui, bus didžiulė erdvė KMI.

KMI: proto kontrolė

Smegenų ir mašinų sąsajos neabejotinai atsiras ateityje, daugiau ar mažiau tiksliai taip, kaip jos vaizduojamos mokslinės fantastikos filmuose. Tiesą sakant, daugelis jau yra komerciškai prieinami ir turi galimybes, kurios gali išplėsti žmogaus smegenis. Vieną dieną jums nebereikės spausti mygtukų ar įvesti komandų. Galėsite įeiti į savo namus, įjungti ir išjungti šviesą ir žaisti žaidimus virtualioje realybėje visiškai nesinaudodami rankomis.

Kai technika atitinka biologiją: 6 medicinos technologijos, formuojančios sveikatos priežiūros ateitį

Būsite nustebinti kai kuriomis gelbėjimo technologijomis, kurios netrukus pasieks jūsų vietines sveikatos priežiūros įstaigas.

Skaityti toliau

Apie autorių