Smadzeņu un mašīnu saskarnes: kas tās ir un kā tās darbojas?

Iedomājieties, ja jūs varētu vadīt robotu vai spēlēt videospēli, izmantojot tikai savu prātu. Tas izklausās pēc zinātniskās fantastikas, bet tieši tam jau tiek izmantotas smadzeņu un mašīnu saskarnes (ĶMI). Izmantojot lietojumprogrammas no izklaides līdz medicīnai, ĶMI ir gatavs mainīt tehnoloģiju pasauli, kādu mēs to zinām. Bet kas tie īsti ir? Un kā viņi strādā?

Šis raksts aptvers visu par smadzeņu un mašīnu saskarnēm, ieskaitot pašreizējos piemērus, to darbību un kādus ĶMI varētu izmantot nākotnē.

Kas ir smadzeņu un mašīnu saskarne?

Smadzeņu un mašīnu saskarnes (ĶMI), kas pazīstamas arī kā smadzeņu un datoru saskarnes, ir ierīces, kas savieno jūsu smadzenes, un ārēja ierīce. Viņi var nolasīt cilvēka smadzeņu darbību un nodot šo informāciju tieši datorsistēmai. Piemēram, ĶMI varētu palīdzēt pacientam kontrolēt robotu protēzi. Vai arī tas varētu ļaut lietotājam ievadīt vārdu procesorā, izmantojot tikai savas domas.

ĶMI var būt invazīvs vai neinvazīvs. Invazīvam ĶMI nepieciešama operācija, un tas parasti ietver elektrodu ievietošanu tieši zem galvas ādas, lai precīzāk paziņotu smadzeņu signālus. No otras puses, neinvazīvie ĶMI tiek novietoti virs galvas bez operācijas un nolasa jūsu smadzeņu elektrisko aktivitāti. Negatīvie ir tas, ka lielu daļu šīs aktivitātes mazina galvaskauss, tāpēc neinvazīvie ĶMI bieži vien ir mazāk spēcīgi.

Kā darbojas smadzeņu un mašīnu saskarnes?

Kad mēs domājam, mūsu smadzenes rada elektriskos signālus, kas tiek nosūtīti caur smadzeņu šūnām (pazīstamas kā neironi). Šos elektriskos signālus var uztvert un interpretēt medicīnas ierīces, un patiesībā tas ir darīts gadu desmitiem, lai diagnosticētu smadzeņu stāvokli.

Abas metodes, kā to izdarīt, sauc par elektroencefalogrāfiju (EEG) un elektromiogrāfiju (EMG). EEG interpretē elektriskos signālus no smadzenēm, bet EMG šos signālus no muskuļiem.

Lai diagnosticētu smadzeņu stāvokli, EEG un EMG rādījumus salīdzina ar "normālu" smadzeņu darbību, un slimības stāvokļi rada īpašus smadzeņu elektriskās aktivitātes modeļus. Tomēr tagad mēs varam iet vēl tālāk.

Jaunākie sasniegumi nozīmē, ka mēs varam iegūt vairāk informācijas no smadzeņu darbības, ieskaitot emocionālos stāvokļus, kādas kustības vai darbības jūs gatavojaties veikt, un pat konkrētas domas.

Mašīnmācīšanās algoritmi var noteikt, kā šie konkrētie stāvokļi "izskatās" (to elektriskās aktivitātes ziņā). Šiem algoritmiem tiek doti EEG un EMG dati no kontrolētiem eksperimentiem, un tiek atklāti smadzeņu darbības modeļi. Pēc tam smadzeņu darbība tiek uzraudzīta un analizēta reālā laikā, lai noteiktu konkrētus garīgos stāvokļus vai darbības (piemēram, "pārvietoties pa kreisi").

Pašreizējie ĶMI piemēri

Pastāv vairāki pašreizējie ĶMI piemēri, no kuriem daudzi lielā mērā atšķiras viens no otra. Tā kā ĶMI ir tik milzīgs potenciāls, daudzi ir vienlaicīgi izstrādāti pilnīgi dažādās jomās. Daži ĶMI galvenokārt tiek izmantoti medicīniskiem nolūkiem, lai ļautu invalīdiem atkal staigāt vai kontrolētu ierīces, neizmantojot rokas. Citi ir paredzēti spēlēm un brīvā laika pavadīšanai.

Kohleārie implanti

Kohleārie implanti nav tas, ko daudzi cilvēki ņemtu vērā, minot ĶMI, bet patiesībā tās ir viena no pirmajām tehnoloģijām, kas sasaistīja lietotāja smadzenes ar mašīnu. Viņi strādā, nodrošinot skaņas sajūtu tiem, kuri ir nedzirdīgi vai gandrīz nedzirdīgi. Implants tiek ķirurģiski novietots zem lietotāja ādas, tas izmanto mikrofonu, lai uztvertu apkārtējo skaņu, pēc tam pastiprina un pārraida skaņu ar elektrisko impulsu palīdzību lietotāja smadzenēs.

Mūza

Mūza ir "jutīga galvas lente", kas var noteikt valkātāja emocionālos stāvokļus. Jaunuzņēmumam ir programmas, kas koncentrējas uz darbinieku labsajūtu. Darbinieks nēsā galvas saiti un var pārvaldīt stresa līmeni un produktivitāti, pamatojoties uz galvas saites atsauksmēm.

Dronu vadība

Vēl 2015. gadā Floridas universitātes pētnieki izstrādāja ĶMI galvas saiti, kas ļautu lietotājam virzīt bezpilota lidaparātu, izmantojot tikai savu prātu.

Neārstējams

2017. gadā Neārstējams izlaida konceptuālu spēli, kas bija ĶMI kontrolēta glābšanās istaba. Spēlētāji uzlika VR austiņas un izbēga no istabas, izmantojot tikai savas domas. Neurable plāno izstrādāt produktus, kas ļauj prātā kontrolēt viedtālruni (piemēram, izlaižot vai apturot dziesmas).

Elona Muska slavenā kompānija Neuralink ir invazīva ĶMI piemērs. Izmantojot ķirurģiski implantētus "pavedienus", Neuralink mērķis ir savienot smadzenes ar datoru, izmantojot īpaši augsta joslas platuma līdzekļus. Neuralink galvenais mērķis ir palīdzēt cilvēkiem apsteigt tradicionālās mākslīgā intelekta sistēmas. Neuralink jau ir pārbaudīts (slaveni) pērtiķu pacientam, un pērtiķis to varēja spēlēt Pongu tikai domājot.

Citi pašlaik izstrādājamo ĶMI piemēri ir Kernel, NextMind, Neurosity un Nectome.

Kādiem mērķiem ĶMI tiks izmantots nākotnē?

Viens ĶMI pielietojums ir atgriezeniskās saites sniegšana lietotājam par viņa garīgo stāvokli. Piemēram, ĶMI var noteikt lielu miegainību vai neuzmanību un brīdināt augsta riska vidē, piemēram, vadot transportlīdzekli vai izmantojot bīstamas mašīnas. ĶMI varētu izmantot arī emociju regulēšanai vai pat sāpju mazināšanai, kam ir vairākas iespējas militārajā jomā.

ĶMI ir arī desmitiem potenciālu pielietojumu medicīnā. Piemēram, tos varētu izmantot amputētiem, lai kontrolētu progresējošu protezēšanu vai ārstētu neiroloģiskus apstākļus, piemēram, Alcheimera vai Parkinsona slimību.

Patērētāju telpā ĶMI varētu izmantot neskaitāmām lietām. Lietotāji varēja kontrolēt savas viedās mājas ar prātu, ieslēdzot un izslēdzot gaismas, pārslēdzot kanālus vai pat automātiski izveidojot atskaņošanas sarakstus, pamatojoties uz viņu noskaņojumu. Neapšaubāmi, ĶMI būs milzīga vieta virtuālajā realitātē un citās spēlēs, kur kontrolieru izmantošana ir viens no pēdējiem šķēršļiem pilnīgai iegremdēšanai.

ĶMI: prāta kontrole

Smadzeņu un mašīnu saskarnes neapšaubāmi būs pieejamas nākotnē, vairāk vai mazāk precīzi tādā veidā, kā tās tiek attēlotas zinātniskās fantastikas filmās. Patiesībā daudzi jau ir komerciāli pieejami, un tiem ir iespējas, kas var ievērojami paplašināt cilvēka smadzenes. Kādu dienu jums vairs nevajadzēs nospiest pogas vai ievadīt komandas. Jūs varēsit ieiet savā mājā, ieslēgt un izslēgt apgaismojumu un spēlēt spēles virtuālajā realitātē, neizmantojot rokas.

Kad tehnika atbilst bioloģijai: 6 medicīnas tehnoloģijas, kas veido veselības aprūpes nākotni

Jūs būsiet pārsteigti par dažām dzīvības glābšanas tehnoloģijām, kas drīzumā nonāks jūsu vietējās veselības aprūpes iestādēs.

Lasīt Tālāk

Par autoru