Интерфейс мозг-компьютер: что это такое?



Кормление обезьян, просмотр фильмов с кошками, игры в видеоигры - звучит как хороший выходной, верно? Если вы невролог, это звучит очень похоже на последние полвека исследований по подключению человеческого мозга к компьютерам.

Neuralink от Элона Маск, впечатляющая, присутствует в игре только с 2016 года, и это всего лишь часть постоянно растущей волны нейронаучных достижений. Эти обезьяны? Они кормят себя роботизированными руками, связанными с их мозгом. Кошки смотрят видео, и мы переводим полученную активность мозга обратно в изображения. И видеоигры? Вы можете играть в них с вашим разумом.


Что такое мозг-компьютерные интерфейсы (BCI)?

Как бы ни была сложна фактическая реализация, концепция BCI довольно проста. Нейроны в вашем мозге излучают электрические сигналы друг другу, когда вы что-то делаете. Используя электроды внутри или на черепе, мы можем обнаружить эти пики, оцифровать их, выяснить, что делает мозг, и преобразовать эту активность в какое-то действие или данные.

Таким образом, мы можем отправлять интерпретируемые электрические сигналы таким вещам, как компьютерные системы, протезы и даже роботы, что позволяет нам просто мысленно контролировать устройства вокруг нас и даже наши собственные тела. Эта связь работает в обе стороны тоже. Мы можем кодировать цифровую информацию в виде читаемых мозгом электрических сигналов и отправлять их, обеспечивая тип сенсорного ввода.

BCI обычно делятся на три основные категории: инвазивные, частично инвазивные и неинвазивные. Как следует из названий, инвазивные ИМК имплантируются непосредственно в мозг, что дает им наилучший «прием» с точки зрения возможности получения подробной информации о том, какие нейроны что делают.

Частично инвазивные ИМК (это то, что представляет собой Neuralink) располагаются в черепе, но не непосредственно в мозге, что делает их более безопасными, менее хирургически интенсивными и все же довольно эффективными.

Неинвазивные ИМК вообще не прикрепляются к голове. Вы, наверное, видели их раньше в форме резиновых шапок с электродными шипами. Их проще всего использовать, но поскольку они находятся далеко от мозга, но не в черепе, волны, генерируемые запускающими нейронами, также не проходят, что означает, что данные более шумные и не позволяют контролировать так же точно, как импланты в мозг.


Что мы уже сделали с BCI?

Основная цель этого исследования не состоит в том, чтобы создать человека с улучшенным AI с телепатическими интернет-возможностями. Это, вероятно, произойдет, но цель - это скорее побочный эффект, полученный в результате медицинских исследований таких вещей, как лечение паралича, слепоты, глухоты, немоты, судорог и других проблем с сенсорной / центральной нервной системой, которые являются движущей силой многих текущее исследование интерфейса мозг-компьютер.

Например, кохлеарные имплантаты уже используются сотнями тысяч людей. Они не взаимодействуют с компьютером сами по себе, так как их задача - брать звуки из внешнего мира и преобразовывать их в электрические сигналы, которые могут обрабатываться мозгом, но они являются хорошей демонстрацией того, как мы можем отправлять мозг -читаемые сигналы от машин.

Имплантаты сетчатки, хотя и не столь распространенные, уже восстанавливают ограниченное зрение тем, кто его потерял. Люди даже успешно использовали мозговые сигналы для управления роботизированными руками и ногами, как, например, Джулиано Пинто, парализованный параболист, который стартовал на чемпионате мира 2014 года в Бразилии, используя экзоскелет с контролем сознания.

Тем не менее, когда речь идет о подключении мозгов к компьютерам в более традиционном режиме чтения-записи, многие обезьяны достигли самых больших достижений.

Уже в 1969 году ученым удалось заставить обезьян перемещать стрелку на циферблате, используя только сигналы мозга. К 2008 году они использовали свой мозг для управления руками роботов, которые приносили им еду, а в 2011 году обезьяны двигали руки роботов, получая обратную связь от части своего мозга, отвечающей за управление руками , как если бы они получали сигналы от одного из них. их фактического оружия. В 2016 году обезьяны достигли скорости набора в двенадцать слов в минуту, используя нейронные имплантаты, произнося такие фразы Шекспира, как «Банан под любым другим названием будет пахнуть как сладкий».

Если эти тенденции сохранятся, нам даже не придется беспокоиться о том, что AI захватит весь мир - телепатические обезьяны, вероятно, доберутся до этого первыми.

Мы также смогли получить точные сигналы изображения от мозга кошек и людей. Контролируя активность мозга у кошек, каждый из которых смотрел один из восьми короткометражных фильмов, исследователи смогли создать достаточно изображений с экрана, чтобы определить, какой фильм смотрел каждый кот .

И это было в 1999 году - к 2008 году исследователи успешно сделали это на людях . Между этими двумя испытаниями мальчик-подросток, который получил имплантаты мозга для эпилепсии, смог побить несколько уровней Space Invaders, используя только сигналы мозга.

Этот список можно легко продолжить: люди набирают текст, двигают мыши по экранам, водят машины, пишут в Твиттере, отправляют друг другу тихие сообщения через Интернет, управляют беспилотниками, управляют умными телевизорами и многое другое. Эта технология движется в нескольких интересных направлениях, о чем свидетельствует богатство стартапов, выкатывающих большие идеи.


Neuralink

Этот проект захватывает много заголовков, и на то есть веская причина: Neuralink - это, вероятно, самый маленький, самый легкий, легко имплантируемый частично инвазивный BCI, и он не жертвует функциональностью. Вот как это работает:
Neuralink использует роботизированный инструмент для имплантации крошечных нитей (1/10 ширины человеческого волоса) в мозг. В настоящее время для этого необходимо сверлить крошечные отверстия, но в будущем возможно использование лазера.
Эти нити связаны с микросхемами, называемыми «датчиками N1», встроенными в череп, которые могут обрабатывать полученные данные, а также отправлять электрические сигналы в мозг.
Эти микросхемы подключены к устройству под названием «Связь», которое представляет собой носимое внешнее устройство, которое может взаимодействовать с микросхемой и беспроводным способом отправлять и получать информацию от других устройств.

По словам Neuralink, испытания на крысах и обезьянах уже оказались успешными, и они стремятся начать испытания на людях в ближайшее время. Первыми получателями будут люди, которые нуждаются в медицинском оборудовании, но Элон Маск не скрывал, что хочет в конечном итоге создать сотрудничество между человеком и ИИ с помощью такого рода интерфейса мозга. Конечный продукт сможет связываться со смартфонами и другими устройствами и управлять ими, а по мере совершенствования технологии мы, вероятно, увидим множество других приложений.


BrainGate

BrainGate - это мозговой имплантат, разработанный Cyberkinetics. Это один из самых ранних современных ИМК. Испытуемые-люди смогли успешно подключить компьютеры к мозгу уже в 2004 году, и к 2012 году Cyberkinetics продемонстрировала управляемую мозгом роботизированную руку, которая позволяла парализованным людям достигать, хватать и даже пить из бутылки. У них длинный список публикаций и достижений: от помощи людям в управлении конечностями роботов до использования сигналов мозга для игры на пианино на планшете.


Emotiv

Учитывая, что не так много людей, вероятно, выстроятся в очередь, чтобы просверлить отверстия в их головах, имеет смысл, что коммерчески доступный неинвазивный BCI был бы хорошим первым шагом. Это именно то, что делает Emotiv. Их ЭЭГ (электроэнцефалографические) гарнитуры могут воспринимать сигналы вашего мозга, позволяя вам анализировать свою умственную деятельность, контролировать устройства или даже получать представление о том, как потребители используют продукты. Он сравнительно недорогой, дает данные исследовательского уровня, и все, что вам нужно сделать, это включить его!


Neurable

Как и Emotiv, Neurable идет по неинвазивному пути, продавая свои гарнитуры как громкоговорящие способы управления цифровым миром. Что-то, что выделяет их, - это их акцент на технологии виртуальной реальности как на способ управления играми, тренировками и цифровым управлением, контролируемыми разумом, что может быть весьма полезным для тренировки мозга для быстрого выбора новых шаблонов, таких как адаптация к виртуальным конечности.

Это лишь некоторые из текущих проектов, осуществляемых в области интерфейса мозг-компьютер. Как и любая технической область передовой в эти дни, есть много игроков , претендующих быть первым, и там уже было много интересных приложения , введенных в поле, от исследования повышения оголовья BrainCo в к AI-питание микросхемам памяти памяти ядра.


Как далеко мы находимся от принятия в массы BCI?

Вы, вероятно, не будете устанавливать Neuralink в ближайшее время. Несмотря на небольшой размер, любые дыры в голове покажутся нам чем-то из вон выходящим. Тем не менее, рынок неинвазивных электроэнцефалограммных гарнитур начинает расти, и некоторые коммерчески доступные гарнитуры на самом деле стоят по несколько разумной цене.

В конце концов, они могут быть достаточно надежными для использования в качестве части обычного технологического стека, но это может занять некоторое время. BCI улучшаются и миниатюризируются быстрее, чем когда-либо, хотя, как показывает Neuralink, вполне возможно, что в будущем установка соединения между мозгом и компьютером будет чем-то сродни, как выразился Элон Маск, получением LASIK. Не каждый сделает это, но это будет относительно тривиальной процедурой, если это то, что вам нужно.
Интерфейс мозг-компьютер: что это такое? Интерфейс мозг-компьютер: что это такое? Reviewed by Admin on августа 02, 2019 Rating: 5

Комментариев нет: