Što su sučelja mozak-stroj i kako funkcioniraju?

Najjednostavnije sučelje mozak-stroj ili barem ono koje najlakše možemo koristiti je ljudska ruka. Prilično smo strukturirali potpuno računanje oko unosa koji je moguće proizvesti rukama, a sada u manjoj mjeri svojim glasovima. Ali ruke i glasovi su ograničeni. Riječi, bez obzira jesu li izgovorene ili otkucane, samo su prikaz naših stvarnih namjera, a praksa pomicanja slike pokazivača miša unutar simuliranog fizičkog prostora stvara još veću apstrakciju između korisnika i programa. Prevođenje naših misli u naredbe u računalnom stilu, a zatim njihovo fizičko unošenje, spor je proces koji oduzima vrijeme i pažnju od zadatka.

Ali što ako bi izravniji oblik sučelja mozak-stroj mogao proširiti usko grlo informacija slanjem naredbi ne kroz živce i mišiće od mesa, već od žica i poluvodiča od metala? Pa, onda biste imali jedan veliki budući put za medicinu - a vrlo vjerojatno i osobno računanje.



Bionic uspon stepenicama

Zac Vawter penje se stepenicama za znanost.



Dvije su osnovne vrste interakcije između mozga i stroja: informacije ui informacijevan. Informacije u pravilu imaju oblik povećanog ili umjetnog osjetnog organa koji šalje svoje signale izravno u živčani sustav, poput pužnice ili očnog implantata. Izlaz informacija, na primjer upravljanje čistom mišlju bioničkom rukom ili pokazivačem miša, uključuje čitanje signala u živčanom sustavu i njihovo prebacivanje u računalni sustav. Najnapredniji uređaji, poput otkrivanja bioničkih udova, uključuju staze koje vode u oba smjera.

Važno je napraviti razliku između uređaja koji čitaju i / ili stvaraju neuronske signale u mozgu, i oni koji stvaraju živčane signale u živčanom sustavu, a zatim omogućuju da živčani sustav sam prirodno dovede te signale do mozga. Oba pristupa imaju prednosti i nedostatke.



Bionička rukaShvatite razliku, uzmite pitanje protetske ruke kojom se kontrolira um. Rano-bioničke kontrolne opreme gotovo su sve uključivale kirurško ugrađivanje elektroda na površinu mozga i korištenje tih elektroda za čitanje i bilježenje moždane aktivnosti. Snimanjem aktivnosti povezane sa svim vrstama različitih misli („Razmislite o pomicanju pokazivača miša gore i lijevo!“), Znanstvenici mogu naučiti računalo prepoznavati različite želje i izvršiti odgovarajuću naredbu. To može biti izuzetno izazovno za tehnologiju neuralne kontrole, jer je naravno naša računalna zapovijed od interesa samo maleni djelić ukupne oluje neuronske aktivnosti koja traje u cijelom mozgu u bilo kojem trenutku.

Ovaj postupak računalne identifikacije u osnovi je također pokušaj ponovnog pronalaska nečega daleko starijeg od kotača. Evolucija je stvorila neuronske strukture koje prirodno prosiruju složene, kaotične upute rođene mozgom i proizvode relativno jednostavne naredbe kojima će se motorički neuroni baviti; obrnuto, imamo i strukture koje prirodno pretvaraju signale koje proizvode naši osjetni organi u naše nijansirano, subjektivno iskustvo.

Ispostavilo se da traženje računala da ponovno nauči taj postupak prosijavanja mozga nije uvijek najučinkovitiji način rada. Često možemo navesti tijelo da i dalje radi svoje najteže poslove, čineći stvarnu neuralnu kontrolu i lakšom i preciznijom.



mozak stroj 3

U neuronskoj protetici postoji ideja koja se naziva ciljana reinervacija mišića. To omogućava znanstvenicima, u nekim situacijama, da sačuvaju fragment oštećenog mišića u blizini mjesta amputacije i da koriste taj mišić kako bi održali inače beskorisne živce na životu. U amputiranom životu ti živci nisu vezani za nigdje, naravno, ali ako budu zdravi, nastavit će primati signale namijenjene nestalom fantomskom ud. Ti su signali, kao što je spomenuto, već izdestilirani iz veće oluje moždane aktivnosti i lijepo odvojeni u motornom neuronu ruke, ovaj se signal može čitati puno lakše. A budući da korisnik šalje motoričku naredbu točno istim neuronskim stazama kao i prije njihove amputacije, interakcija može biti odmah prirodnai bez ikakve suvisle krivulje učenja.

bionika 4Ova ideja, da s mozgom komuniciramo ne kroz sam mozak, već kroz kontaktnu točku negdje drugdje u živčanom sustavu, jednako dobro djeluje i na ulaznu tehnologiju. Većina vidne protetike djeluje tako da šalje signale u vidni živac, a odatle umjetni signali ulaze u mozak baš poput uobičajenih. Izbjegavaju poteškoće pouzdanog stimuliranja samo određenih neurona u mozgu, a za postizanje ovog cilja opet koriste vlastite procese transdukcije signala mozga.

Naravno, strategija korištenja živčanog sustava u našu korist ograničena je onim što je priroda odlučila da bismo trebali biti u mogućnosti. Vjerojatno će uvijek biti lakše i učinkovitije koristiti unaprijed odvojene mišićne signale za kontrolu proteze koja zamjenjuje mišiće, ali u našem mozgu nemamo ugrađenu jezgru za kontrolu pokazivača miša - barem još ne. Na kraju, ako želimo izvući iz mozga čitave složene misli ili potpuno nove oblike kontrole, morat ćemo otići do izvora.

Izravno čitanje i kontrola mozga napravilo je nevjerojatne korake naprijed, od super naprednog, injekcijska neuro-mreža genetski induciranimoptogena rješenja koji mogu natjerati neurone na paljbu kao odgovor na stimulaciju svjetlošću. Rješenja postaju i invazivnija i manje, razdvajajući se u jednu skupinu s super-visokom vjernošću u konačnici nepraktičnim dizajnom, i onu s nižom vjernošću, ali realističnija rješenja koja prekažu vlasište. Kapice lubanja načičkane elektrodama možda neće izgledati cool - no možda ćete ih ipak povući, ne predaleko u budućnost.

Dugoročno gledano, gotovo se ne zna kamo bi nas ovi trendovi mogli odvesti. Hoćemo li na kraju dobiti povećane nove dijelove motornog korteksa zbog stalne upotrebe novih dodataka s čistim softverom? Hoćemo li diktirati računalu u punim mislima? Ako ste u trgovini i špijunirate džemper koji bi se mogao svidjeti vašem prijatelju, biste li ga mogli pokrenuti tako što ćete im jednostavno poslati senzorni osjećaj koji imate dok prstima prelazite po tkanini? Bi li se ovaj zamjenski život u biti išta manje isplatio od toga da sami osjetite tkaninu?

Pogledajte našu seriju 2007es.com Explains za detaljnije izvještavanje o najnovijim tehnološkim temama današnjice.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com