От научной фантастики к реальности: перспективы нейрокомпьютеров и интерфейсов «мозг-компьютер» (BCI)

Приближается время, когда ваши мысли станут единственной деятельностью, необходимой вам для достижения цели.

Вы когда-нибудь были настолько заняты работой, что не хотели пошевелить ни единым мускулом? Вы не желаете использовать свой голос, потому что чувствуете, что идеи ускользнут, как только вы это сделаете.

Итак, что же делать, если вам вдруг захотелось, чтобы в этот момент играли ваши любимые песни, но вам лень взять в руки телефон или привлечь внимание Siri, чтобы включить плейлист?

Если бы только ваши мысли могли отдавать приказы, верно?

Здесь вы думаете: «Сири, включи мне «Easy on Me» Адель», и через несколько секунд звук заполняет ваше рабочее пространство. Затем вы думаете: «Нет, слишком тихо. Сири, увеличь громкость до 10», и громкость настраивается в соответствии с тем, что у тебя на уме.

Только ваш мозг обрабатывает команды без каких-либо усилий со стороны вашего рта. Я думаю, это можно рассматривать как грандиозный прорыв в истории нейробиологии – а возможно, и нет!

Давайте вместе выясним, что это значит для мира.

Что такое нейрокомпьютинг?

Нейрокомпьютеры — это раздел нейробиологии, который занимается исследованием структур и деятельности мозга. Это раздел когнитивной нейробиологии, который с научной точки зрения изучает биологические механизмы и реакции мозга на различные переживания.

Этот термин применяется к процессу чтения, анализа и интерпретации деятельности мозга с использованием датчиков мозга и системы визуализации для изучения того, как наш мозг реагирует в ответ на различные эмоции. Обычно это происходит с помощью устройства интерфейса мозг-компьютер.

В данном случае эта структура называется «триадой» — трехэтапным процессом оценки эмоций, сенсомоторной оценки и оценки значения-знания.

С появлением искусственного интеллекта нейробиологи достигли новой вехи в исследованиях активности мозга.

Расцвет нейрокомпьютеров

Могли ли вы когда-нибудь представить, что однажды содержание ваших мыслей смогут читать устройства?

Научная фантастика? Конечно! Почему нет? Мы видим многое из этого. Но реальность? Это почти невозможно (по крайней мере, мы так думали). Детекторы лжи лучше всех умеют читать мысли, но они никогда не смогут определить ваши мысли слово за словом.

Однако с течением времени технологии, кажется, всегда вызывают у нас трепет, потому что технологии, которые, как мы когда-то думали, существовали только в кино, уже здесь!

Использование устройств, управляемых мозговыми волнами, для чтения мыслей началось с изобретения электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в 1900-х годах. История гласит, что немецкий психиатр Ганс Бергер создал первая запись ЭЭГ мозга в нейрохирургии.

Эти устройства, оснащенные датчиками, использовались в основном для мониторинга и записи мозговой активности пациента. При размещении на коже головы датчики улавливают электрические сигналы, вырабатываемые мозгом, которые можно интерпретировать.

Примерно в 2008 году ЭЭГ, ориентированная на потребителя, стала коммерциализирована для публичного использования. НейроСкай и Эмоциональный Обе технологические компании были одними из первых игроков на этой сцене, выпустив ЭЭГ-гарнитуры с обещанием создавать видеоигры, управляемые разумом.

Более того, его начали тестировать и в других областях, помимо видеоигр, например, как его можно использовать для управления вашим телефоном или других действий такими компаниями, как iBrain и Муза .

Облегчение от технологии интерфейсов мозг-компьютер

Инновационные и передовые компании, такие как Meta и Neuralink, добились успеха благодаря своим исследованиям интерфейсов «мозг-компьютер» (BCI) — технологии, которая может собирать мысли непосредственно из нейронов мозга и переводить их в слова. Эта технология использует алгоритмы искусственного интеллекта для чтения активности мозга и декодирования эмоций в слова.

В период с 2017 по 2019 год Meta начала финансирование исследование этой технологии . По состоянию на март 2022 года исследователи UCSF, финансируемые Nature Neuroscience, достигли декодирования «мозг в текст» со средней частотой ошибок всего 3% при тестировании со словарями объемом до 300 слов, что является огромным достижением по сравнению с предыдущими исследованиями.

В то же время Neuralink Илона Маска уже добился значительного прогресса со своими гибкими ультратонкими нитями, которые можно имплантировать непосредственно в мозг, позволяя носителю управлять своими гаджетами/устройствами с помощью мысли. Это уже тестируется на людях с параличом нижних конечностей.

Эту технологию очень приветствовали парализованные пациенты, которым необходимо снова обрести хороший уровень контроля над своей жизнью. Neuralink уже начала тестирование мозговых нитей на людях с параличом нижних конечностей.

Пример использования нейрокомпьютеров

Хотя эта технологическая концепция звучит несколько новой, нейрокомпьютеры уже много лет находятся на стадии исследований и разработок, и гаджеты для испытательных полетов уже производятся.

Возможности чтения мыслей и гаджетов, управляемых мозговыми волнами, безграничны. Ученые продолжают искать способы интегрировать их в нашу жизнь, экспериментируя в различных секторах с возможным использованием неинвазивных устройств ЭЭГ и ИМК.

Многие из этих экспериментов часто представляют собой процедуры, направленные на то, чтобы помочь физически и умственно неполноценным людям сообщить о своих потребностях и получить некоторый контроль над своей жизнью.

Прорыв в Центре искусственного интеллекта, ориентированном на человека GrapheneX-UTS: В мире не новы случаи, когда пациенты не могут говорить из-за болезней, паралича, инсульта или просто от рождения. Поэтому, когда впервые в истории исследователи из Человеко-ориентированного центра искусственного интеллекта GrapheneX-UTS Сиднейского технологического университета изобрели портативное неинвазивное устройство, способное переводить мысли в слова, это было воспринято как прорыв в области нейрокомпьютеров. .

В то время, однако, точность была сомнительной, но, если первоначальная цель была достигнута, потребовались бы еще годы его разработки, чтобы повысить его рейтинг точности. Мы уже видим, что Meta и Neuralink решают эту задачу с помощью BCI и электронных потоков.

Развитие нейрокомпьютеров также делает возможным беспрепятственное общение между людьми и машинами, будь то наши гаджеты, роботы или протезы рук.

Начало чемпионата мира по футболу FIFA 2014. История нейрокомпьютеров и устройств с мозговым управлением оставила замечательный след на чемпионате мира по футболу FIFA 2014, когда впервые символическое стартовое мероприятие турнира возглавил и завершил мужчина с параличом нижних конечностей использует передовую технологию вспомогательной мобильности — экзоскелет, управляемый мозгом.

Эта технология, по Проект «Иди снова» , совместное изобретение более 100 ученых со всего мира, в котором использовался набор неинвазивных электродов для считывания сигналов мозга человека, страдающего параличом нижних конечностей, и передачи их на легкий экзоскелет, вызывающий движения, которые помогли человеку успешно выполнить стартовый удар. .

Парализованный Ян Беркхарт восстановил подвижность: в том же году, когда стартовал чемпионат мира по футболу, директор Центра нейромодуляции Университета штата Огайо доктор Али Резай выполнил операция, изменившая жизнь о 26-летнем парализованном Яне Беркхарте.

Операция включала имплантацию крошечного микрочипа размером 4 х 4 мм в моторную кору Беркхарта, который использовался вместе с электрическим рукавом и специальными алгоритмами. Это позволило датчикам активировать его мысли и управлять руками и пальцами, минуя поврежденный спинной мозг. Это был успех.

Это не единственный успешный мозговой имплантат в истории нейрокомпьютеров; Мужчина, парализованный ниже плеч, также смог восстановить контроль над парализованными мышцами, минуя поврежденный спинной мозг с помощью имплантация двух 96-канальных электродных матриц размером с аспирин в его моторную кору.

Другие заметные достижения: устройства ЭЭГ и ИМК вносят большой вклад в улучшение качества жизни людей с ограниченными возможностями.

Но мы не можем сказать, что устройства, управляемые мозгом и читающие мысли, предназначены только для больных и инвалидов. Эти устройства также можно использовать для выполнения других задач/деятельности на благо всех:

• BBC и This Place объединились, чтобы создать гарнитуру для чтения мыслей, которая позволит пользователю контролировать BBC iPlayer своими мыслями — прощай, пульты дистанционного управления.
• Команда под руководством доцента Высшей школы конвергентных наук и технологий KU-KIST Корейского университета, Сук-Вон Хван, разработал электронные очки .

Этот прототип очков состоит из гибких электродных датчиков, расположенных между ушами и глазами пользователя. Во-первых, электроды состоят из ЭЭГ для мониторинга электрической активности мозга и электроокулограммы (ЭОГ) для отслеживания движений глаз и передачи данных с очков на устройство для обработки и интерпретации.

Это стекло можно использовать для мониторинга психического здоровья владельца, помогать ему управлять играми с помощью глаз, а также включать и выключать режим солнцезащитных очков, когда владелец в этом нуждается.

• Nissan и НАСА работают вместе над созданием технологии беспилотного автомобиля-робота под названием Разум который может считывать, отслеживать и измерять мозговую активность водителя, чтобы узнать, готов ли он/она водить машину или нет.

• В 2013 году НАСА пришла в голову сумасшедшая идея использования BCI для управления планетарными марсоходами . Совместно с учёными из Университета Эссекса они запустили проект по управлению виртуальным космическим кораблем с помощью разума.

  
  

• А Мозговые гонки дронов В 2016 году нейробиологи из Университета Флориды провели соревнование, в котором пилоты доставляли свои дроны к финишу, используя свой разум.

И этот список можно продолжать и продолжать.

Но, как и в любой другой существующей технологии и вещи, всегда будут плюсы и минусы, которые следует учитывать.

Этические соображения нейрокомпьютеров

Нейрокомпьютеры — это технология, которая уже меняет жизни, особенно людей с параличом нижних конечностей, которым во многих случаях удалось получить роботизированные части тела, которыми можно управлять с помощью разума или обойти травмы спинного мозга, чтобы стимулировать свое тело к движению с помощью имплантатов нейронов головного мозга. .

Люди, которые не могли говорить, теперь могут сообщать о своих чувствах и о том, чего они хотят/нуждаются, и взаимодействовать с ними с помощью гаджетов для чтения мыслей. Для всех остальных способных людей, организаций и компаний, которые хотят применять эти гаджеты в своей повседневной жизни или в различных отраслях, это вполне достижимо. Это может внести «легкость» в определенные действия и, возможно, создать более спокойный мир.

Однако имплантация инвазивных ИМК в мозг предполагает хирургическую процедуру, которая слишком рискованна, чтобы ее рассматривать. Мозг — хрупкий орган; его повреждение может привести к психическим отклонениям или даже смерти мозга.

Таким образом, риск мозговых имплантатов делает эту технологию нереальной для полноценного человека. С другой стороны, люди с параличом нижних конечностей могут сделать ставку на эти процедуры из-за стремления улучшить качество жизни.

Ситуация деликатная, но если это то, что им нужно, чтобы не застрять в статичном мире во власти других, риск того стоит.

Вот почему BCI таких компаний, как Neuralink и Meta, хотя и призваны обслуживать всех и каждого, в настоящий момент более привлекательны для парализованной части мира.

Из-за этих опасений ученые снова обращаются к неинвазивным методам чтения мыслей.

В прошлом году исследователи из GrapheneX-UTS Человеко-ориентированный центр искусственного интеллекта Технологический университет Сиднея изобрел портативное, неинвазивное устройство, похожее на кепку, которое могло переводить мысли в слова, если их надеть на голову.

Кроме того, ученые из Техасского университета в Остине разработали неинвазивный метод переводить мысли в мозгу в реальную речь путем мониторинга активности мозга с использованием фМРТ и языковых моделей искусственного интеллекта.

Точность этих методов была средней. Однако, если поставленная цель будет достигнута, потребуется всего лишь несколько лет разработки, чтобы повысить ее точность.

Тем не менее, никто не хочет ходить с головным убором с торчащими шнурами, и они не могут носить с собой аппараты фМРТ весь день. Следовательно, существует потребность в менее очевидных, неинтрузивных устройствах или менее рискованных инвазивных ИМК.

Хотя мир может быть наводнен устройствами, управляемыми мозговыми волнами и читающими наши мысли, это вызывает серьезные опасения. Однажды, как и в любой другой день, мы будем выполнять действия с безмолвными мыслями в наших головах, но это печальная часть: организации смогут читать, отслеживать, хранить, получать доступ и использовать эти мысли, когда это необходимо.

Как бы трагично это ни звучало, это уже происходит.

Конфиденциальность данных. Мысли в нашем мозгу в настоящее время являются нашим единственным недоступным активом, нашей конфиденциальностью, нашими самыми сокровенными мыслями и нашей личной личностью — никто не должен иметь доступа к нашему разуму.

Но благодаря недавним открытиям и технологиям в области нейробиологии эта внутренняя конфиденциальность может быть нарушена раньше, чем мы думаем, что сделает нас по-настоящему уязвимыми для крупных технологических компаний и организаций.

Если мы потеряем контроль над своим разумом, если какая-либо компания сможет шпионить за нашими мыслями, что еще у нас останется?

Как и в Интернете, компании смогут покупать данные нашего мозга и получать к ним доступ для целевого маркетинга.

Первая привлекательность каждого продукта начинается с мозга. Возможно, вы не сможете этого сказать, но вы можете точно об этом подумать. Представьте себе, что рекламодатели имеют именно ту информацию, которую мы ощущаем; тогда они смогут продавать свою продукцию практически неотразимым образом.

Нейрокомпьютеры и устройства чтения мыслей сделают данные о мозге доступными в огромных масштабах, и это также очень вредно для нас.

Думаю об этом; насколько вы в безопасности, если не считать убедительной рекламы?

Мозг — это место, где хранятся все ваши секреты: ваши пароли, местоположение, инвестиции, сумма денег, которой вы владеете, где вы сохранили свои активы и т. д. Взлом данных мозга будет означать потерю, слишком большую, чтобы ее можно было вынести.

Аргумент некоторых нейробиологов о том, что потенциал злоупотребления нейрокомпьютерами и чтением мыслей настолько велик, что необходимо пересмотреть законы о правах человека, чтобы защитить нас всех, обоснован.

Поскольку эта технология способна ущемить наши самые основные права, действующие законы не в полной мере способны спасти ситуацию; нам нужна новая «юриспруденция разума» для нашей защиты.

Итак, в целом наша самая большая задача — конфиденциальность и безопасность!

Каково будущее?

Тихий мир. Может, то, что нам нужно? А может и нет.

Илон Маск и его компания Neuralink были в авангарде, продвигая концепцию нейрокомпьютеров за рамки идеи, что они могут помочь только людям с параличом нижних конечностей.

По мнению Маска, это вывело бы концептуальные взаимодействия на совершенно новый уровень, когда слова и разговоры не нужно будет выражать словами, а просто думать. Он называет это «консенсуальной телепатией», сферой, где ваша речь становится совершенно ненужной.

Вы можете войти в комнату, где люди разговаривают, но не разговаривают, потому что их мысли невидимо летают между ними. Читая это сейчас, это звучит странно. Что становится с нашей речью?

Ой! Я знаю, о чем вы думаете: «Никогда не наступит день, когда наша речь не понадобится», и, конечно, в некоторой степени это правда.

Но если подумать, был ли когда-нибудь до появления мобильных телефонов день, когда мы думали, что будем настолько приклеены к этим гаджетам, что будем редко ценить физическое общение и предпочитаем быть погруженными в виртуальные разговоры? Я так не думаю.

Когда все, что вам нужно, — это ваши мысли для выполнения самых простых действий, таких как заказ кофе в кафе, просьба друга передать вам попкорн в кино, передача предложения начальнику, устная беседа на свидании и т. д., вы может постепенно терять связь с реальными словами. Почти так же мы постепенно теряем способность писать на бумаге, потому что предпочитаем печатать на компьютерах, планшетах или телефонах.

Что ж, нельзя отрицать тот факт, что это звучит довольно интересно. Вам никогда не придется говорить, что вы не знаете, как выразить себя, потому что ваш разум сделает все за вас, когда слова ускользнут от вас.

Представление о ваших чувствах будет течь так же, как вы их чувствуете, и независимо от того, насколько они недовольны, ваш получатель получит точное сообщение со страхом, волнением, презрением и всеми мимолетными эмоциями - переданными такими, какие они есть.

Кроме того, развитие этой технологии устранит языковой барьер. Все, что мы думаем, может быть передано непосредственно получателю на любом желаемом языке.

То, что нейрокомпьютеры предлагают в будущем, одновременно тревожит и интригует, но мы действительно не можем остановить развитие технологий, и мы также не можем остановить будущее.

Мы только надеемся, что будут приняты меры для смягчения негативных последствий, хотя надеемся на лучшее.