Interfețe creier-mașină: ce sunt și cum funcționează?

Imaginați-vă dacă ați putea controla un robot sau juca un joc video folosind mintea singură. Sună ca SF, dar tocmai pentru asta sunt deja utilizate interfețele creier-mașină (BMI). Cu aplicațiile de la divertisment la medicină, IMC-urile sunt destinate să schimbe lumea tehnologiei așa cum o cunoaștem noi. Dar ce anume sunt acestea? Și cum funcționează?

Acest articol va acoperi totul despre interfețele creier-mașină, inclusiv exemple actuale, modul în care funcționează și pentru ce IMC ar putea fi utilizate în viitor.

Ce este o interfață creier-mașină?

Interfețele creier-mașină (BMI), cunoscute și sub numele de interfețe creier-computer, sunt dispozitive care vă conectează creierul și un dispozitiv extern. Ei pot citi activitatea creierului uman și pot comunica aceste informații direct unui sistem de calculatoare. De exemplu, un IMC ar putea ajuta un pacient să controleze o proteză robotizată. Sau, ar putea permite utilizatorului să introducă un procesor de text folosind doar gândurile sale.

IMC-urile pot fi fie invazive, fie neinvazive. Un IMC invaziv necesită o intervenție chirurgicală și implică, de obicei, plasarea electrozilor direct sub scalp pentru a comunica mai exact semnalele creierului. Pe de altă parte, IMC-urile neinvazive sunt plasate deasupra capului fără intervenție chirurgicală și citesc activitatea electrică a creierului. Dezavantajul este că o mare parte din această activitate este diminuată de craniu, astfel încât IMC-urile neinvazive sunt adesea mai puțin puternice.

Cum funcționează interfețele creier-mașină?

Când ne gândim, creierul nostru produce semnale electrice trimise prin celulele creierului (cunoscute sub numele de neuroni). Aceste semnale electrice pot fi preluate și interpretate de dispozitivele medicale și, de fapt, acest lucru se face de zeci de ani pentru a diagnostica afecțiunile creierului.

Cele două metode pentru a face acest lucru se numesc electroencefalografie (EEG) și electromiografie (EMG). EEG interpretează semnalele electrice din creier, în timp ce EMG interpretează aceste semnale din mușchi.

Pentru a diagnostica afecțiunile creierului, citirile EEG și EMG sunt comparate cu activitatea cerebrală „normală”, stările de boală produc modele particulare în activitatea electrică a creierului. Acum, însă, putem să mergem și mai departe.

Progresele recente înseamnă că putem obține mai multe informații din activitatea creierului, inclusiv stări emoționale, ce mișcări sau acțiuni sunteți pe cale să efectuați și chiar gânduri particulare.

Algoritmii de învățare automată pot determina modul în care aceste stări particulare „arată” (în ceea ce privește activitatea lor electrică). Acești algoritmi primesc secțiuni de date EEG și EMG din experimente controlate și sunt descoperite modele în activitatea creierului. Activitatea creierului este apoi monitorizată și analizată în timp real pentru a determina stări sau acțiuni mentale specifice (cum ar fi „mutați la stânga”).

Exemple actuale de IMC

Există mai multe exemple actuale de IMC, dintre care multe sunt în mare măsură diferite între ele. Deoarece există un potențial atât de mare pentru ceea ce este posibil cu IMC-urile, multe sunt concepute simultan în domenii complet diferite. Unele IMC sunt utilizate în principal în scopuri medicale, pentru a permite persoanelor cu dizabilități să meargă din nou sau pentru a controla dispozitivele fără a folosi mâinile. Altele sunt concepute pentru jocuri și activități de agrement.

Implanturi cohleare

Implanturile cohleare nu sunt ceea ce mulți oameni ar lua în considerare atunci când sunt menționate IMC-urile, dar sunt de fapt una dintre primele tehnologii care au legat creierul unui utilizator de o mașină. Acestea funcționează oferind sentimentul de sunet înapoi celor care sunt surzi sau aproape surzi. Implantul este plasat chirurgical sub pielea utilizatorului, utilizează un microfon pentru a prelua sunetul din jur, apoi mărește și transmite sunetul prin impulsuri electrice către creierul utilizatorului.

Muză

Muză este o „bandă de detectare” care poate detecta stările emoționale la purtător. Compania de start-up are programe axate pe bunăstarea angajaților. Angajatul poartă bandă de susținere și își poate gestiona nivelul de stres și productivitatea pe baza feedback-ului de la bandă de susținere.

Controlul dronelor

Tot înapoi în 2015, cercetătorii de la Universitatea din Florida au dezvoltat o bandă de susținere a IMC care ar putea permite utilizatorului să controleze o dronă în mod direcțional, folosind mintea singură.

Neurabil

În 2017, Neurabil a lansat un joc de dovadă a conceptului, care era un escape room controlat de IMC. Jucătorii și-au pus o cască VR și au scăpat din cameră folosind doar gândurile lor. Neurable intenționează să dezvolte produse care să-ți permită să-ți controlezi smartphone-ul (de exemplu, sărind sau întrerupând melodiile) prin mintea ta.

Faimoasa companie a lui Elon Musk Neuralink este un exemplu de IMC invaziv. Folosind „fire” implantate chirurgical, Neuralink își propune să conecteze creierul la un computer prin mijloace de lățime de bandă ultra-ridicate. Scopul final al Neuralink este de a ajuta oamenii să depășească sistemele tradiționale de inteligență artificială. Neuralink a fost deja testat (faimos) la un pacient cu maimuță, iar maimuța a reușit joacă Pong pur gândind.

Alte exemple de IMC în curs de dezvoltare includ Kernel, NextMind, Neurosity și Nectome.

Pentru ce vor fi utilizate BMI în viitor?

O aplicație a IMC este de a oferi feedback utilizatorului cu privire la stările sale mentale. De exemplu, un IMC ar putea detecta niveluri ridicate de somnolență sau neatenție și ar putea oferi avertismente în medii cu risc ridicat, cum ar fi conducerea vehiculelor sau utilizarea utilajelor periculoase. Un IMC ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a regla emoțiile sau chiar pentru a reduce durerea, care are mai multe utilizări potențiale pentru armată.

IMC-urile au și ele zeci de aplicații potențiale în medicină. De exemplu, acestea ar putea fi utilizate pentru amputate pentru a controla protezele avansate sau pentru a trata afecțiuni neurologice precum Alzheimer sau boala Parkinson.

În spațiul de consum, IMC-urile ar putea fi utilizate pentru nenumărate lucruri. Utilizatorii își pot controla casele inteligente cu mintea, aprinzând și oprind luminile, schimbând canalele sau chiar generând automat liste de redare pe baza stărilor lor de spirit. Fără îndoială, va exista un spațiu uriaș pentru BMI-uri în realitatea virtuală și alte jocuri în care utilizarea controlerelor este una dintre barierele finale pentru imersiunea completă.

IMC: controlul minții

Interfețele creier-mașină vor exista fără îndoială în viitor, mai mult sau mai puțin în modul exact în care sunt descrise în filmele SF. De fapt, multe sunt deja disponibile în comerț și au capacități care pot extinde mult creierul uman. Într-o zi, nu va mai trebui să apăsați butoane sau să tastați comenzi. Veți putea să intrați în casa dvs., să aprindeți și să opriți luminile și să jucați jocuri în realitate virtuală fără a vă folosi deloc mâinile.

Când tehnologia întâlnește biologia: 6 tehnologii medicale care modelează viitorul asistenței medicale

Veți fi uimiți de o parte din tehnologia de salvare a vieții pe cale să vă atingă unitățile de asistență medicală locale.

Citiți în continuare

Despre autor