Aju-masina liidesed: mis need on ja kuidas need toimivad?

Kujutage ette, kui saaksite oma meelt kasutades robotit juhtida või videomängu mängida. See kõlab nagu ulmeline, kuid just selle jaoks kasutatakse aju-masina liideseid (KMI). Kasutades rakendusi meelelahutusest meditsiinini, muudavad KMI -d tehnoloogiamaailma sellisena, nagu me seda teame. Aga mis need täpsemalt on? Ja kuidas nad töötavad?

See artikkel hõlmab kõike aju-masina liideste kohta, sealhulgas praeguseid näiteid, nende toimimist ja seda, milliseid KMI-sid võiks tulevikus kasutada.

Mis on aju-masina liides?

Aju-masina liidesed (BMI-d), tuntud ka kui aju-arvuti liidesed, on seadmed, mis ühendavad teie aju ja väline seade. Nad saavad lugeda inimese ajutegevust ja edastada selle teabe otse arvutisüsteemi. Näiteks võib KMI aidata patsiendil robotproteesi kontrollida. Või võimaldab see kasutajal sisestada tekstitöötlusprogrammi, kasutades ainult oma mõtteid.

KMI võib olla invasiivne või mitteinvasiivne. Invasiivne KMI nõuab operatsiooni ja hõlmab tavaliselt elektroodide asetamist otse peanaha alla, et aju signaale täpsemalt edastada. Teisest küljest paigutatakse mitteinvasiivsed KMI-d pea kohale ilma operatsioonita ja loevad teie aju elektrilist aktiivsust. Negatiivne külg on see, et suurt osa sellest tegevusest summutab kolju, seega on mitteinvasiivsed KMI sageli vähem võimsad.

Kuidas aju-masina liidesed töötavad?

Kui me mõtleme, toodab meie aju elektrilisi signaale, mis saadetakse ajurakkude (tuntud kui neuronid) kaudu. Neid elektrilisi signaale saavad meditsiiniseadmed üles võtta ja tõlgendada ning tegelikult on seda ajuhaiguste diagnoosimiseks tehtud aastakümneid.

Neid kahte meetodit nimetatakse elektroentsefalograafiaks (EEG) ja elektromüograafiaks (EMG). EEG tõlgendab ajust saadud elektrilisi signaale, samas kui EMG tõlgendab neid signaale lihastest.

Aju seisundite diagnoosimiseks võrreldakse EEG ja EMG näitu "normaalse" ajutegevusega, kusjuures haigusseisundid tekitavad aju elektrilises aktiivsuses teatud mustreid. Nüüd aga saame minna veelgi kaugemale.

Hiljutised edusammud tähendavad seda, et saame aju tegevusest rohkem teavet, sealhulgas emotsionaalseid seisundeid, milliseid liigutusi või toiminguid te kavatsete teha, ja isegi konkreetseid mõtteid.

Masinõppe algoritmid võivad määrata, kuidas need konkreetsed olekud "välja näevad" (nende elektrilise aktiivsuse osas). Nendele algoritmidele antakse kontrollitud katsete EEG- ja EMG -andmed ning avastatakse ajutegevuse mustrid. Seejärel jälgitakse ja analüüsitakse ajutegevust reaalajas, et määrata kindlaks konkreetsed vaimsed seisundid või toimingud (näiteks "vasakule liikumine").

Praegused BMI näited

Praeguseid BMI näiteid on mitmeid, millest paljud erinevad üksteisest laias laastus. Kuna KMI -dega on nii suur potentsiaal, kavandatakse paljusid samaaegselt täiesti erinevates valdkondades. Mõningaid KMI -sid kasutatakse peamiselt meditsiinilistel eesmärkidel, et võimaldada puuetega inimestel uuesti kõndida või juhtida seadmeid ilma käsi kasutamata. Teised on mõeldud mängimiseks ja vaba aja veetmiseks.

Kohleaarsed implantaadid

Kochleaarsed implantaadid ei ole see, mida paljud inimesed kaaluksid, kui KMI -d mainitakse, kuid tegelikult on need üks esimesi tehnoloogiaid, mis sidusid kasutaja aju masinaga. Nad töötavad, pakkudes kurtidele või peaaegu kurtidele helitaju. Implantaat asetatakse kirurgiliselt kasutaja naha alla, kasutab ümbritseva heli vastuvõtmiseks mikrofoni, suurendab ja edastab heli elektriliste impulsside kaudu kasutaja ajju.

Muusa

Muusa on "tundlik peapael", mis suudab tuvastada kandja emotsionaalseid seisundeid. Alustaval ettevõttel on programmid, mis keskenduvad töötajate heaolule. Töötaja kannab peapaela ja saab peapaela tagasiside põhjal oma stressitaset ja tootlikkust hallata.

Drooni juhtimine

Veel 2015. aastal töötasid Florida ülikooli teadlased välja BMI peapaela, mis võimaldas kasutajal drooni suunata ainult oma meelt kasutades.

Ravitav

2017. aastal Ravitav avaldas kontseptsiooni tõestava mängu, mis oli BMI-juhitav põgenemistuba. Mängijad panid VR -peakomplekti ja pääsesid ruumist välja ainult oma mõtteid kasutades. Kaitstavad plaanid arendada tooteid, mis võimaldavad teil oma nutiseadet juhtida (näiteks lugude vahelejätmine või peatamine).

Elon Muski kuulus ettevõte Neuralink on näide invasiivsest KMI -st. Kasutades kirurgiliselt implanteeritud "niite", on Neuralinki eesmärk ühendada aju arvutiga ülikõrge ribalaiusega. Neuralinki lõppeesmärk on aidata inimestel edestada traditsioonilisi tehisintellekti süsteeme. Neuralinki on juba (tuntud) ahvipatsiendil testitud ja ahv suutis mängida pongi puhtalt mõtlemisega.

Muud näited praegu väljatöötamisel olevatest KMI-dest on Kernel, NextMind, Neurosity ja Nectome.

Milleks tulevikus BMI -sid kasutatakse?

Üks KMI rakendus on anda kasutajale tagasisidet tema vaimsete seisundite kohta. Näiteks võib KMI tuvastada suure uimasuse või tähelepanematuse ning anda hoiatusi kõrge riskiga keskkondades, näiteks autojuhtimisel või ohtlike masinate kasutamisel. KMI -d võiks kasutada ka emotsioonide reguleerimiseks või isegi valu vähendamiseks, millel on sõjaväe jaoks mitu potentsiaalset kasutusvõimalust.

KMI -del on ka kümneid võimalikke rakendusi meditsiinis. Näiteks võib neid kasutada amputeeritud patsientide jaoks, et kontrollida arenenud proteesimist või ravida neuroloogilisi seisundeid, nagu Alzheimeri või Parkinsoni tõbi.

Tarbijaruumis võiks KMI -sid kasutada lugematu hulga asjade jaoks. Kasutajad saaksid oma nutikaid kodusid oma mõtetega juhtida, tulesid sisse ja välja lülitada, kanaleid vahetada või isegi oma tuju põhjal automaatselt esitusloendeid genereerida. Kahtlemata on virtuaalses reaalsuses ja muudes mängudes KMI -de jaoks tohutult ruumi, kus kontrollerite kasutamine on üks viimaseid tõkkeid täieliku keelekümbluse jaoks.

KMI: meelekontroll

Aju-masina liidesed on kahtlemata tulevikus olemas, enam-vähem täpselt nii, nagu neid ulmelistes filmides kujutatakse. Tegelikult on paljud juba kaubanduslikult saadaval, millel on võimed, mis võivad inimese aju kaugele laiendada. Ühel päeval ei pea te enam nuppe vajutama ega käske sisestama. Saate oma koju sisse astuda, tulesid sisse ja välja lülitada ning virtuaalses reaalsuses mänge mängida ilma käsi üldse kasutamata.

Kui tehnika vastab bioloogiale: 6 meditsiinitehnoloogiat, mis kujundavad tervishoiu tulevikku

Teid hämmastab mõni elupäästev tehnoloogia, mis hakkab kohalikke tervishoiuasutusi tabama.

Loe edasi

Autori kohta