Prima parte: Colosul uman
Partea a doua: Creierul
Partea a treia: Zbura peste cuibul neuronilor
Partea a patra: interfețele neurocomputerului
Partea a cincea: Problema Neuaralink
Partea a șasea: Epoca vrăjitorilor 1
Partea a șasea: Epoca vrăjitorilor 2
Partea a șaptea: Marea fuziune
Video promotional:
În 1969, un om de știință numit Eberhard Fetz a conectat un neuron din creierul unei maimuțe la un cadran din fața feței sale. Săgețile trebuiau să se miște când neuronul a tras. Când maimuța a crezut că neuronul a fost activat și săgețile mutate, a primit o bomboană cu aromă de banană. De-a lungul timpului, maimuța a început să se îmbunătățească în acest joc, pentru că își dorea mai multe dulciuri delicioase. Maimuța a învățat să activeze un neuron separat și a devenit primul personaj care a primit o interfață neurocomputer.
În următoarele câteva decenii, progresul a fost destul de lent, dar la mijlocul anilor 90, situația a început să se schimbe și de atunci totul sa accelerat.
Întrucât înțelegerea creierului și a echipamentelor cu electrod este destul de primitivă, eforturile noastre tind să fie direcționate către crearea de interfețe simple care vor fi utilizate în zonele creierului pe care le înțelegem cel mai bine, cum ar fi cortexul motor și cortexul vizual.
Și întrucât experimentarea umană este posibilă doar pentru persoanele care încearcă să utilizeze NCI pentru a-și atenua suferința - și pentru că cererea pieței este concentrată asupra acestui lucru - eforturile noastre au fost aproape în totalitate dedicate restabilirii funcțiilor pierdute pentru persoanele cu dizabilități.
Cele mai mari industrii ICI din viitor, care vor oferi oamenilor superputeri magice și vor transforma lumea, se află acum într-o stare de embrion - și trebuie să fim ghidați de ele, precum și de propriile noastre presupuneri, gândindu-ne la cum ar putea fi lumea în 2040, 2060 sau 2100.
Să le trecem.
Acesta este un computer creat de Alan Turing în 1950. Se numește Pilot ACE. O capodoperă a timpului său.
Uită-te acum la acest lucru:
Pe măsură ce citiți exemplele de mai jos, vreau să păstrați această analogie în fața ochilor -
Pilotul ACE este același pentru iPhone 7
decât
fiecare exemplu de mai jos este pentru _
- și încercați să vă imaginați ce ar trebui să existe o liniuță. Vom reveni la el mai târziu.
În orice caz, din tot ceea ce am citit și am discutat cu oameni din domeniu, există în prezent trei categorii majore de interfețe neuronale de computer în dezvoltare:
Primul NCI tip # 1: utilizarea cortexului motor ca telecomandă
În cazul în care ați uitat, cortexul motor este acest tip:
Multe zone ale creierului ne sunt de neînțeles, dar cortexul motor este mai puțin de neînțeles pentru noi decât altele. Și mai important, este bine cartografiat, părțile sale individuale controlează părțile individuale ale corpului.
Important, aceasta este una dintre regiunile mari ale creierului care este responsabilă pentru munca noastră. Când o persoană face ceva, cortexul motor trage aproape sigur șirurile (cel puțin partea fizică a acțiunii). Prin urmare, creierul uman nu trebuie să învețe să utilizeze cortexul motor ca telecomandă, deoarece creierul îl folosește deja ca atare.
Ridică mâna. Acum lasă-l jos. Vedea? Mâna ta este ca o mică dronă de jucărie, iar creierul tău folosește pur și simplu cortexul motor ca telecomandă pentru a scoate drona și înapoi.
Scopul unui NCI bazat pe cortexul motor este să se conecteze la acesta și apoi, atunci când telecomanda declanșează o comandă, ascultați acea comandă și trimiteți-o către un dispozitiv care poate răspunde la aceasta. De exemplu, la îndemână. Un pachet de nervi este intermediarul dintre cortexul tău și mâna ta. NCI este un intermediar între cortexul motor și computerul dvs. E simplu.
Unul dintre aceste tipuri de interfețe permite unei persoane - de obicei o persoană paralizată de gât sau cu un membru amputat - să mute cursorul pe ecran cu mintea.
Totul începe cu o matrice multi-electrod de 100 de pini, care este implantată în cortexul motor uman. Cortexul motor la o persoană paralizată funcționează bine - doar măduva spinării, care a servit ca intermediar între cortex și corp, a încetat să funcționeze. Astfel, cu setul de electrodi implantat, cercetătorii au permis persoanei să-și miște brațul în direcții diferite. Chiar dacă nu o poate face, cortexul motor funcționează normal, ca și cum ar putea.
Când cineva își mișcă brațul, cortexul său motor explodează odată cu activitatea - dar fiecare neuron este de obicei interesat doar de un tip de mișcare. Prin urmare, un neuron poate trage ori de câte ori o persoană își mișcă mâna spre dreapta, dar se va plictisi atunci când se deplasează în alte direcții. Apoi, doar unul dintre acest neuron ar putea determina când o persoană dorește să își mute mâna spre dreapta și când nu. Dar, cu o serie de electrozi de 100 de electrozi, fiecare va asculta un neuron separat. Prin urmare, în timpul testelor, când unei persoane i se cere să mute mâna spre dreapta, de exemplu, 38 din 100 de neuroni înregistrează activitatea neuronilor. Când o persoană dorește să își mute mâna spre stânga, sunt activate 41 de alte persoane. În procesul de exersare a mișcărilor în direcții diferite și la viteze diferite,computerul primește date de la electrozi și le sintetizează într-o înțelegere generală a tiparului activării neuronale, corespunzător intențiilor de a se deplasa de-a lungul axelor XY.
Apoi, atunci când afișează aceste date pe ecranul unui computer, o persoană poate, prin puterea gândirii, „încercând” să deplaseze cursorul, de fapt, poate controla cursorul. Și funcționează. BrainGate i-a permis băiatului să joace un joc video doar cu puterea gândirii, folosind NCI-uri legate de cortexul motor.
Și dacă 100 de neuroni vă pot spune unde vor să mute cursorul, de ce nu vă pot spune când vor să își ia cafeaua și să ia o înghițitură? Iată ce a făcut această femeie paralizată:
O altă femeie paralizată a reușit să zboare într-un simulator de luptător F-35, iar o maimuță a călătorit recent într-un scaun cu rotile folosindu-i creierul.
Și de ce să ne limităm doar la mâini? Pionierul brazilian NKI Miguel Nicolelis și echipa sa au construit un întreg exoschelet care a permis unei persoane paralizate să dea lovitura de deschidere la Cupa Mondială.
Aceste evoluții conțin semințele altor viitoare tehnologii revoluționare, cum ar fi interfețele creier-creier.
Nicolelis a efectuat un experiment în care cortexul motor al unui șobolan din Brazilia, care apăsa una dintre cele două pârghii dintr-o cușcă - unul dintre care șobolanul știa că se va bucura - a fost conectat prin internet la cortexul motor al unui alt șobolan din Statele Unite. Un șobolan din Statele Unite se afla într-o cușcă similară, cu excepția faptului că, spre deosebire de un șobolan din Brazilia, nu avea nicio informație despre care dintre cele două pârghii i-ar plăcea - în afară de semnalele pe care le-a primit de la șobolanul brazilian. Pe parcursul experimentului, dacă șobolanul american a selectat corect pârghia, aceeași trasă de șobolan în Brazilia, ambii șobolani au primit o recompensă. Dacă au tras-o pe cea greșită, nu au reușit. Interesant este că, în timp, șobolanii s-au îmbunătățit din ce în ce mai bine, au lucrat împreună, ca un singur sistem nervos - deși nu aveau nicio idee despre existența unul altuia. Succesul șobolanului american fără informații a fost de 50%. Cu semnale provenite din creierul șobolanului brazilian, rata de succes a crescut la 64%. Iată un videoclip.
În parte, a funcționat și la oameni. Doi oameni din clădiri diferite au lucrat împreună în timp ce jucau un joc video. Unul a văzut jocul, celălalt ținea un controler. Folosind căști EEG simple, jucătorul care a văzut jocul s-ar putea gândi, fără a mișca mâinile, să-și miște mâna pentru a „trage” pe controler - și pe măsură ce creierul lor comunica între ele, jucătorul cu controlerul a simțit semnalul în deget și a apăsat butonul.
Primul NCI tip 2: urechi și ochi artificiali
Există mai multe motive pentru care oferirea de vedere orbilor și sunetul surzilor se numără printre cele mai accesibile categorii de interfețe neurocomputer.
În primul rând, la fel ca și cortexul motor, cortexul senzorial sunt părți ale creierului pe care le înțelegem destul de bine, în parte pentru că tind să mapeze bine.
În al doilea rând, printre multe dintre abordările timpurii, nu a trebuit să ne ocupăm de creier - am putea interacționa cu locurile în care urechile și ochii se conectează la creier, deoarece aici sunt cele mai frecvente tulburări.
Și în timp ce activitatea cortexului motor al creierului se referea în primul rând la citirea neuronilor pentru a extrage informații din creier, simțurile artificiale funcționează diferit - stimulând neuronii să trimită informații către interior.
În ultimele decenii, am văzut o dezvoltare incredibilă a implanturilor cohleare.
Un implant cohlear este un mic computer care are un microfon la un capăt (care stă pe ureche) și un fir la celălalt care se conectează la o serie de electrozi care căptușesc cohleea.
Sunetul intră în microfon (micul cârlig din partea de sus a urechii) și intră în chestia maro, care procesează sunetul pentru a filtra frecvențele mai puțin utile. Lucrul maro transmite apoi informațiile prin piele, prin inducție electrică, către o altă componentă a computerului, care convertește informația în impulsuri electrice și o trimite către cohlee. Electrozii filtrează impulsurile în frecvență ca o cohlee și stimulează nervul auditiv ca firele de păr dintr-o cohlee. Așa arată din exterior:
Cu alte cuvinte, urechea artificială îndeplinește aceeași funcție de a converti sunetul în impulsuri și de a-l transmite nervului auditiv ca urechea normală.
Dar acest lucru nu este ideal. De ce? Pentru că, pentru a trimite sunet la creier cu aceeași calitate ca o ureche normală, aveți nevoie de 3500 de electrozi. Majoritatea implanturilor cohleare conțin doar 16. Dur.
Dar suntem în era Pilotului ACE - desigur, nepoliticos.
Cu toate acestea, implantul cohlear de astăzi permite oamenilor să audă vorbirea și să vorbească, ceea ce este deja bun.
Mulți părinți ai copiilor surzi primesc implanturi cohleare la vârsta de un an.
În lumea orbirii, are loc o revoluție similară sub forma unui implant de retină.
Orbirea este adesea rezultatul bolii retiniene. În acest caz, implantul poate îndeplini o funcție similară pentru vedere ca un implant cohlear pentru auz (deși nu atât de direct). Face același lucru ca și ochiul normal, transmițând informații nervilor sub formă de impulsuri electrice, la fel cum fac ochii.
O interfață mai complexă decât un implant cohlear, primul implant retinal a fost aprobat de FDA în 2011 - implantul Argus II realizat de Second Sight. Implantul de retină arată astfel:
Și funcționează astfel:
Implantul retinal are 60 de senzori. Există aproximativ un milion de neuroni în retină. Stare brută. Dar a vedea muchii neclare, forme, jocuri de lumină și întuneric este mult mai bine decât să nu vezi absolut nimic. Ceea ce este deosebit de interesant este că nu sunt necesari un milion de senzori pentru a obține o viziune bună - modelarea a sugerat că 600-1000 de electrozi vor fi suficienți pentru recunoașterea feței și citirea.
Primul NCI tip # 3: stimulare profundă a creierului
De la sfârșitul anilor 1980, stimularea profundă a creierului a devenit un alt instrument brut care încă mai schimbă viața pentru mulți oameni.
Este, de asemenea, o categorie de NCI care nu au legătură cu lumea exterioară - aceasta este utilizarea interfețelor neurocomputer pentru a se vindeca sau a se îmbunătăți prin schimbarea a ceva în interior.
Ceea ce se întâmplă aici este unul sau două fire de electrod, de obicei cu patru locații separate de electrod, care intră în creier și ajung adesea undeva în sistemul limbic. Un mic stimulator cardiac este apoi implantat în pieptul superior și conectat la electrozi. Asa:
Apoi, electrozii pot livra o sarcină mică, după cum este necesar, ceea ce este util pentru multe lucruri importante. De exemplu:
- reducerea tremurului la persoanele cu boala Parkinson
- reducerea severității atacurilor
- reducerea tulburării obsesiv-compulsive
Prin experimente (adică, până acum, fără aprobarea FDA), oamenii de știință au reușit să atenueze anumite tipuri de dureri cronice, cum ar fi migrenele sau durerea fantomă la nivelul membrelor, să vindece anxietatea sau depresia în PTSD sau, în combinație cu stimularea musculară, să restabilească anumite modele cerebrale perturbate care s-au defectat după accident vascular cerebral sau boală neurologică.
* * *
Aceasta este starea zonei încă subdezvoltate a NCI. Și în acest moment intră Elon Musk în el. Pentru el și pentru Neuralink, industria NCI modernă este punctul A. În timp ce am explorat trecutul de-a lungul acestor articole pentru a ajunge la momentul prezent. Acum este timpul să analizăm viitorul - să aflăm care este punctul B și cum putem ajunge la el.
ILYA KHEL
Prima parte: Colosul uman
Partea a doua: Creierul
Partea a treia: Zbura peste cuibul neuronilor
Partea a patra: interfețele neurocomputerului
Partea a cincea: Problema Neuaralink
Partea a șasea: Epoca vrăjitorilor 1
Partea a șasea: Epoca vrăjitorilor 2
Partea a șaptea: Marea fuziune
