OpenWater: Devrim Yaratan Açık Kaynaklı Giyilebilir MRI ve BCI Cihazı

Mary Lou Jepsen'in 2018'de OpenWater'daki TED konuşmasını ilk gördüğümde teknolojiye anında aşık oldum. Sunumu dinlerken ' Azınlık Raporu'ndan teknolojiden kısaca bahsettikleri bir sahne aklıma geldi. Sahnede, ön çarklar küvette yatıyor, geleceğe dair hayaller kuruyor ve bunlar daha sonra ışık kullanılarak beyinlerinden okunuyor. Ne kadar saçma, diye düşündüm. Işık beyin dokusuna nüfuz edemez. Düşünceleri okumak için nasıl kullanılabilir? Jepsen'in konuşması, ışığın gerçekten de sadece beyin dokusundan değil, kafatasından bile geçebileceğini ortaya çıkardı. Sorun şu ki, o kadar çok dağılıyor ki tamamen kullanılamaz hale geliyor. İşte OpenWater'ın muhteşem teknolojisi tam da burada devreye giriyor…

Jepsen ve ekibi, uygun şekilde yapılandırılmış ışık kullanarak ışığı canlı dokuya odaklayacak bir çözüm buldu. Temel olarak mercek sistemi et ve kemikten oluşan bir mikroskop yaptılar. Garip geliyor. Ama olan tam olarak bu. Canlı dokuyu sistemin bir parçası olarak ele alarak insan vücudunun içini görebilirler. Jepsen bunu TED konuşmasında çok güzel bir şekilde gösteriyor; lazerin yoluna bir doku parçası yerleştiriyor ve yine de duvarda dağınık ışık yerine odaklanmış bir nokta beliriyor. Bunun nasıl mümkün olduğunu anlamak için Jepsen'in patentine bakalım.

Diyagramın sol tarafında, bir lazer emitörü (105/103) ve özel bir ekrandan (113) oluşan bir "hologram projektör" (110) bulunmaktadır. Bu ekran, içinden geçen ışık ışınlarının fazını uygun şekilde ayarlar. Peki neden buna “hologram projektörü” deniyor?

Hologram teknolojisinin özü, ışık ışınlarının yoğunluğunu fotoğraf plakası üzerinde yakalamak yerine fazlarını kaydetmesidir. Bu işlemde renk bilgisi kaybolurken, karşılığında kayıt için kullanılan lazerle aydınlatırsak, ışık hüzmeleri gerçek nesneden tam olarak aynı fazda ortaya çıkar. Hologramı bu yüzden üç boyutlu olarak algılıyoruz. Jepsen'in patentinde ekran, hologramdaki fotoğraf plakasıyla aynı rolü oynuyor ancak fotoğraf plakası statik iken bu ekran dinamik. Geleneksel hologramlardan farklı olarak bu hologramlar insan gözüyle anlaşılamaz. Ancak ışığı insan dokusuna odaklama olanağı sunuyorlar. Net, odaklanmış bir resim elde etmek için bulanık bir görüntünün önüne mercek yerleştirmeye benzer; ancak burada mercek insan etinden ve kemiklerinden yapılmıştır.

Diyagramın sağ tarafında, geleneksel bir kameradan farklı olarak bir "hologram" yakalayan bir "holografik kamera" (160) gösterilmektedir. Bu, projektör gibi ışığın yoğunluğu yerine fazını kaydettiği anlamına gelir. Sistemin işleyişi, geleneksel bir hologramın referans lazeri kullanılarak fotoğraf plakası üzerine kaydedilmesine çok benzer, ancak burada fotoğraf plakası yerine bir görüntü piksel dizisi (170) bulunmaktadır. Bu kurulum, kameranın ışığın incelikli faz bilgilerini yakalamasını sağlar.

"Yaygın ortam" (130) olarak işaretlenen merkezde, gözlemlemek istediğimiz insan dokusu var. Bu, hologramın yansıtıldığı ortamdır ve gözlemlenen alandaki dokular ışığa odaklanana kadar kalibre edilir. Dokulardan çıkan ışık, gerekli bilgilerin alınabileceği kamera tarafından yakalanır. Özetle, Jepsen'in (etten ve kemikten yapılmış) mikroskobu bu şekilde çalışıyor. Sistemi daha derinlemesine anlamak isteyenler için patentleri okumanızı tavsiye ederim. (Konuyla ilgili daha detaylı bir yazım da 2019'da vardı.)

Bu ustaca cihazla, insan vücudunun MRI'dan daha üstün bir çözünürlükte görüntülerini oluşturabiliyoruz ve devasa mıknatıslara ve pahalı ekipmanlara gerek kalmıyor. Jepsen'in aracı uygun fiyatlı, herkes tarafından erişilebilir ve cep telefonu boyutunda bir kutuya sığabiliyor, hatta gün boyunca kıyafetlerimize entegre edilebiliyor. Peki neden birisi bütün gün MR benzeri bir cihaz takmak istesin ki?

Kanserin gerçek tedavisinin ne olduğunu biliyor musunuz? Hayır, özel bir ilaç değil, erken teşhistir. Kanser, hain bir hücre olarak kötü niyetli hayatına başlar. Sessizce büyür ve uzun süre oldukça zararsızdır. Sorun şu ki, insan vücuduna gizlice ve fark edilmeden yayılıyor ve çoğu zaman tespit edildiğinde çok geç oluyor. Eğer herkes kendisini her gün MRI ile tarayabilseydi, kanseri zarara yol açmadan önce zamanında tespit edebilir ve herhangi birinin bu hastalıktan ölme ihtiyacını ortadan kaldırabilirdik. Ancak bu sadece kanser için geçerli değil. Pek çok ciddi hastalık erken teşhis edildiği takdirde kolaylıkla tedavi edilebilmektedir. Başlıca ölüm nedenleri dikkate alındığında böyle bir sistem, hemen hemen herkese daha uzun ve daha kaliteli bir yaşam sunabilir. Bu nedenle OpenWater'ın gelişimi sadece bir araç değil, Jepsen ve ekibinin "Silikon Hastanesi" adını verdiği tam bir sağlık reformu.

OpenWater'ın sağlık hizmetleri alanında sunduğu şeyler büyüleyici, ancak bu teknolojiye olan tutkum başka yerde yatıyor. Yazılarımı düzenli olarak okuyanlar , Beyin-Bilgisayar Arayüzlerinin (BCI) büyük bir hayranı olduğumu bilirler. İnternet ve Mobil iletişimin (ve belki de VR devriminin) ardından bir sonraki büyük teknolojik devrimin BCI devrimi olacağına inanıyorum. OpenWater bunun için çok umut verici bir çözüm sunuyor; çünkü cihazı, beynin nöron seviyesinde gözlemlenmesine izin veriyor, hem de müdahalesiz bir şekilde (örneğin Neuralink'in aksine ameliyata gerek yok). Rüyaları , görsel görüntüleri veya insan konuşmasını fMRI verilerine dayanarak yeniden yapılandırmak için deneyler şu anda devam ediyor. Bu deneyler çok ümit vericidir ancak hastanın büyük bir tüpün (fMRI makinesi) içinde yatmasını gerektirir. Jepsen'in teknolojisi bunun yerine basit bir kapak koyacak. Uyurken rüyalarımızı kaydedebilecek bir net başlık hayal edin.

Çok heyecan verici bir başka olasılık da beyin yerine omuriliğe odaklanmaktır. Bir düşünün: Beynimizden tüm vücudumuza kadar olan tüm bilgiler, çapı yaklaşık 4 santimetre kare olan bir "tel demetinden" (omurilik) geçer. Beyin bu sayede uzuvlarımızı, organlarımızı ve tüm vücudumuzu kontrol eder. Bu bilgiyi yorumlayabilirsek, felçli insanlara yürüme yeteneğini geri kazandırabilir veya onlar için dolu dolu bir hayat yaşayabilecekleri bir sanal gerçeklik inşa edebiliriz. Burası beynin tamamından daha küçük bir alan olduğundan, onu gözlemlemek beynin tamamını gözlemlemekten çok daha kolay olabilir ve olasılıklar büyüleyicidir.

Daha da heyecan verici olanı, odaklanmış ışıkla yalnızca insan vücuduna bakmakla kalmayıp, aynı zamanda onda değişiklikler de yaratabilmemizdir. Örneğin, eğer vücudumuzda kanser zaten gelişmişse, kanserli hücreleri yok etmek için ışığı kullanabiliriz veya yalnızca kanser hücrelerini hedef alan, ışıkla aktive olan toksinleri dağıtabiliriz. Benzer şekilde, ışıkla nöronları aktive edebiliriz, bu da sadece düşünce okumayı değil, aynı zamanda görüntülerin doğrudan beyne yansıtılmasını da mümkün kılar. Kulağa bilim kurgu gibi geliyor değil mi?

2008 yılında DARPA, Yeni Nesil Cerrahi Olmayan Nöroteknoloji (N3) programını başlattı. Bu program kapsamında desteklenen projelerden biri de görsel telepatiyi sağlamayı amaçlayan Rice Üniversitesi MOANA projesidir . Proje DARPA'dan 18 milyon dolar fon aldı. OpenWater'ın yaklaşımına benzer çözüm, beynin durumunu okumak için ışığı ve nöronları aktive etmek için manyetik alanları kullanacak. Ancak bu, beyin hücrelerini manyetik alanlar tarafından etkinleştirilebilecek şekilde değiştirmek için vektör virüslerinin ve genetik mühendisliğinin kullanılmasını içerecektir. Bu son kısım çok çekici gelmeyebilir ama belki de gerekli değildir. OpenWater teknolojisiyle, belki de yalnızca ışık, hem nöronlara yazmak hem de nöronlardan okumak için yeterli olabilir.

Kazanan teknoloji ne olursa olsun, birçok kişinin Beyin-Bilgisayar Arayüzü (BCI) teknolojisini çok ciddiye aldığı ve geliştirilmesine milyonlarca dolar yatırım yaptığı açıktır. Bu hiç de şaşırtıcı değil, çünkü bu tür bir teknoloji potansiyel olarak körlüğü tedavi edebilir, protezleri doğrudan beyinle bütünleştirebilir ve hatta tamamen sürükleyici sanal gerçeklik deneyimlerini mümkün kılabilir. Belki de mevcut araştırmacıların daha iyi VR kulaklıklar için geliştirmekte olduğu teknolojiler (yüksek çözünürlüklü minyatür ekranlar, özel işlemciler vb.) gelecekte lazerler kullanılarak görüntüleri doğrudan beynimize yansıtmak için kullanılabilir. Gelişmiş görüntüleme ve nöroteknolojinin bu birleşimi, yalnızca sağlık hizmetlerinde değil, teknolojiyle etkileşim şeklimizde de devrim yaratabilir.

Birisi böylesine önemli bir teknolojiye sahipse, onun ayrıntılarını sıkı korunan sırlar olarak koruyacağını ve yalnızca önemli miktarda para karşılığında erişim sağlayacağını düşünebilir. Ancak OpenWater farklı bir yol seçti: Ocak 2024'te donanım planları, kaynak kodları, patentler, ölçüm verileri vb. dahil olmak üzere teknolojiyi açık kaynaklı hale getireceklerini duyurdular. Neyin daha devrim niteliğinde olduğunu belirlemek zor: teknolojinin kendisi veya arkasındaki felsefe ve iş modeli. Bu yaklaşım, yalnızca başkalarının teknolojiyi geliştirmesine ve geliştirmesine izin vererek inovasyonu hızlandırmakla kalmıyor, aynı zamanda erişimi demokratikleştirerek sağlık ve bilişimin ötesinde çeşitli alanlarda potansiyel olarak yaygın uygulamalara yol açıyor.

Araştırmacı, geliştirici, BCI uzmanı veya yalnızca teknolojiyle ilgilenen biriyseniz GitHub'dan ve şirketin web sitesinden her şeye erişebilirsiniz. Alanı OpenWater ile az da olsa ilgili olan herkesi materyalleri incelemeye ve teknolojinin gelişimine katkıda bulunmaya teşvik ediyorum. Bu gerçekten tüm insanlığı değiştirebilecek bir atılımdır.

2024'ün daha yeni başladığının farkındayım, ancak OpenWater'ın vaatleri tutarsa Jepsen'in gösteriyi çaldığını söyleme cüretinde bulunabilirim. OpenWater'ı açık kaynak haline getirmek 2024'ün en önemli teknoloji duyurusu olabilir.