Postupno, mnoge nove stvari ulaze u naše živote. Razvoj tehnologije ne miruje, a sutra će možda biti moguće ono što jučer nismo usudili sanjati. Neuroračunalo sučelje (NCI) stvara stvarnu vezu između ljudskog mozga i tehnologije, njihovu djelomičnu interakciju.
Što je NCI?
NCI je sustav za razmjenu informacija između ljudskog mozga i elektroničkog uređaja. Razmjena može biti dvosmjerna, kada električni impulsi dolaze iz uređaja u mozak i obrnuto, ili jednosmjerna, kada samo jedan objekt prima informaciju. Jednostavnije rečeno, NCI je ono što se naziva "upravljanje moći misli". Vrlo važno otkriće, koje se već naširoko koristi u mnogim područjima života.
Kako NCI radi?
Neuroni mozga prenose informacije jedni drugima pomoću električnih impulsa. Ovo je vrlo složena i zamršena mreža koju znanstvenici još ne mogu u potpunosti analizirati. No uz pomoć NCI-a postalo je moguće očitati dio informacija moždanih impulsa i prenijeti ih na elektroničke uređaje. Oni se, pak, mogu transformiratiimpulsi u akciju.
Povijest studiranja NCI
Vrijedi napomenuti da su radovi ruskog znanstvenika IP Pavlova o uvjetnim refleksima postali osnova za razvoj NC sučelja. Također važnu ulogu u proučavanju NCI imao je njegov vlastiti rad o regulatornoj ulozi moždane kore. Istraživanja IP Pavlova odvijala su se početkom dvadesetog stoljeća u Institutu za eksperimentalnu medicinu u Sankt Peterburgu. Kasnije su Pavlovljeve ideje u smjeru NC sučelja razvili sovjetski fiziolog P. K. Anohin i sovjetski i ruski neurofiziolog N. P. Bekhtereva. Globalna NCI istraživanja započela su tek 1970-ih u Sjedinjenim Državama. Pokusi su provedeni na majmunima, štakorima i drugim životinjama. Tijekom istraživanja, znanstvenici koji su radili s pokusnim majmunima otkrili su da su određena područja mozga odgovorna za pokrete njihovih udova. Od ovog otkrića, kasnija sudbina NCI-a je zapečaćena.
Elektroencefalografija (EEG)
Elektroencefalografija je metoda očitavanja elektroničkih impulsa mozga neinvazivnim pričvršćivanjem elektroda na glavu osobe. Neinvazivna metoda je metoda u kojoj se elektrode pričvršćuju na glavu osobe ili životinje, bez izravnog umetanja u moždanu koru. EEG metoda se pojavila relativno davno i dala je veliki doprinos razvoju sučelja mozak-računalo. EEG metoda se i danas koristi jer je jeftina i učinkovita.
Faze NCI
Informacije koje dolaze iz ljudskog mozga se obrađujuelektronički uređaj u četiri koraka:
- Primi signal.
- Pretretman.
- Tumačenje i klasifikacija podataka.
- Izlaz podataka.
Prva faza
U prvoj fazi, elektrode se ili umetnu izravno u moždanu koru (invazivna metoda) ili pričvršćene na površinu glave (neinvazivna metoda). Počinje proces čitanja informacija iz moždanih stanica. Elektrode prikupljaju podatke iz pojedinačnih sustava neurona odgovornih za različite radnje.
Predtretman
U drugoj fazi sučelja mozak-računalo, primljeni signali se prethodno obrađuju. Uređaj izdvaja karakteristike signala kako bi pojednostavio složenu kompoziciju podataka, uklonio nepotrebne informacije i šum koji ometa jasne moždane signale.
Treći stupanj
U trećoj fazi NDT sučelja, informacije se interpretiraju iz električnih impulsa u digitalni kod. Označava radnju, signal na koji je mozak dao. Rezultirajući kodovi se zatim klasificiraju.
Izlaz podataka
Izlaz informacija se događa u četvrtoj fazi. Digitalizirani podaci izlaze na uređaj spojen na mozak, koji izvršava mentalno zadanu naredbu.
Neuroprotetika
Jedno od glavnih područja implementacije moždanog sučelja je medicina. Neuralne proteze su dizajnirane za obnavljanje veze između ljudskog mozga i djelovanja njegovih organa, za zamjenu organa oštećenih bolešću ili ozljedom, uz naknadnu obnovu funkcija zdravog tijela. NCI može biti posebno dobar za osobe s paralizom ili gubitkom udova. U korištenju neuralnih proteza koristi se princip rada sučelja mozak-računalo. Najjednostavnije rečeno, čovjeku se postavljaju proteze ruku ili nogu, iz kojih elektronski implantati vode do područja mozga odgovornog za kretanje ovog uda. Neuroprotetika je prošla mnoge testove, ali poteškoća njezine masovne uporabe leži u činjenici da NCI ne može u potpunosti očitati moždane signale, a kontrola proteza u svakodnevnom životu izvan laboratorija je otežana. Prije nekoliko godina Rusija je htjela uspostaviti proizvodnju neuroproteza, ali do sada to nije implementirano.
Slušne proteze
Ako se protetski udovi još nisu pojavili na masovnom tržištu, tada se kohlearni implantat (proteza koja pomaže vraćanju sluha) koristi već duže vrijeme. Da bi ga primio, pacijent mora imati izražen stupanj senzorineuralnog gubitka sluha (odnosno takav gubitak sluha kod kojeg je narušena sposobnost slušnog aparata da prima i analizira zvukove). Obnavljanje sluha pužničnim implantom koristi se kada konvencionalni slušni aparat ne daje očekivane rezultate. Implantat se ugrađuje u ušni aparat i susjedni dio glave kao rezultat kirurškog zahvata. Kao i svako drugo sučelje mozak-stroj, pužni implantat mora u potpunosti odgovarati korisniku. Da bi naučio kako ga koristiti i počeo percipirati implantat kao novo uho, pacijent mora proći dugi tečaj rehabilitacije.
Budućnost NCI
Odnedavno posvuda možete čuti i čitati o umjetnoj inteligenciji. To znači da se san mnogih ljudi ostvaruje – uskoro će naš mozak ući u simbiozu s tehnologijom. Bez sumnje, ovo će biti nova era u razvoju čovječanstva. Nova razina znanja i mogućnosti. Zahvaljujući sučelju mozak-računalo pojavit će se veliki broj novih i važnih otkrića u mnogim područjima znanosti. Osim što se koristi u medicinske svrhe, NCI već može povezati korisnika s uređajima virtualne stvarnosti. Kao što su virtualni računalni miš, tipkovnica, likovi u igrama virtualne stvarnosti, itd.
Upravljanje bez ruku
Glavni zadatak sučelja neuroračunala je pronaći mogućnost upravljanja opremom bez pomoći mišića. Otkrića na ovom području dat će osobama s paralizom više mogućnosti u kretanju, vožnji i napravama. NCI već sada neprimjetno kombinira ljudski mozak i računalnu umjetnu inteligenciju. To je postalo moguće zahvaljujući dubokom proučavanju principa ljudskog mozga. Na temelju njih se sastavljaju programi na kojima rade NCI i umjetna inteligencija.
NTI u robotici
Otkad su znanstvenici otkrili da su određena područja mozga odgovorna za kretanje mišića, odmah su imali ideju da ljudski mozak može kontrolirati ne samo svoje tijelo, već i kontrolirati humanoidni stroj. Sada se stvaraju mnogi različiti robotski strojevi. Uključujući humanoide. Robotičari se trude u svojim humanoidnim djelimaoponašaju ponašanje stvarnih ljudi. No, do sada se programiranje i umjetna inteligencija s tim zadatkom nose malo lošije od NCI-ja. Koristeći NC sučelje, možete kontrolirati robotske udove iz daljine. Na primjer, na mjestima gdje je ljudski pristup nemoguć. Ili u poslovima koji zahtijevaju preciznost nakita.
NCI za paralizu
Nesumnjivo, najtraženije je sučelje mozak-računalo u medicini. Kontroliranje protetskih ruku, nogu, upravljanje invalidskim kolicima umom, upravljanje informacijama na pametnim telefonima, računalima bez ruku itd. Ako ove inovacije postanu sveprisutne, poboljšat će se životni standard ljudi koji su trenutno ograničeni u mogućnosti kretanja. Mozak će odmah prenositi naredbe uređajima, zaobilazeći tijelo, što će pomoći osobi s invaliditetom da se bolje prilagodi okolini. Ali kada isprobavaju neuroprotetiku, stručnjaci se susreću s problemima za koje ne mogu pronaći rješenja do danas.
Prednosti i nedostaci sučelja mozak-računalo
Unatoč činjenici da postoje mnoge prednosti korištenja NC sučelja, postoje i nedostaci u njegovoj upotrebi. Prednost razvoja NCI u medicini je činjenica da se ljudski mozak (osobito njegov korteks) vrlo dobro prilagođava promjenama, zbog čega su mogućnosti NCI sučelja gotovo neograničene. Pitanje je samo iza razvoja i otkrivanja novih tehnologija. Ali ovdje postoje neki problemi.
Nekompatibilnost tjelesnog tkiva s uređajima
Prvo, ako uđeteimplantata na invazivan način (unutar tkiva), vrlo je teško postići njihovu punu kompatibilnost s tkivima pacijenta. Oni materijali i vlakna koja se moraju u potpunosti usaditi u organsko tkivo samo se stvaraju.
Nesavršena tehnika u usporedbi s mozgom
Drugo, elektrode su još uvijek puno jednostavnije od neurona mozga. Oni još nisu u stanju prenijeti i primiti sve informacije koje živčane stanice mozga mogu s lakoćom podnijeti. Stoga je kretanje udova zdrave osobe puno brže i točnije od pokreta neuroproteza, a zdravo uho jasnije i ispravnije percipira zvukove od uha s pužničnim implantom. Ako naš mozak zna koje informacije treba filtrirati, a što smatrati glavnom, onda u uređajima s umjetnom inteligencijom to rade algoritmi koje je napisao čovjek. Dok ne uspiju replicirati složene algoritme ljudskog mozga.
Previše varijabli za kontrolu
Neki znanstveni instituti planiraju u bliskoj budućnosti stvoriti ne zasebnu neuroprotezu noge ili ruke, već cijeli egzoskelet za osobe s cerebralnom paralizom. Kod ovog oblika proteze egzoskelet mora primati informacije ne samo iz mozga, već i iz leđne moždine. S takvim uređajem, povezanim sa svim važnim živčanim završecima tijela, osoba se može nazvati pravim kiborgom. Nošenje egzoskeleta omogućit će potpuno paraliziranoj osobi da povrati sposobnost kretanja. No, problem je što provedba pokreta nije sve što se traži od NCI-ja. Egzoskelettakođer mora voditi računa o ravnoteži, koordinaciji pokreta, orijentaciji u prostoru. Dok je zadatak istovremenog provođenja svih ovih naredbi težak.
Strah ljudi od novog
Neinvazivna metoda ugradnje implantata učinkovita je u laboratorijskim uvjetima, ali u običnom životu ova metoda vjerojatno neće ispuniti očekivanja koja se na nju postavljaju. Kontakt s takvom vezom je slab, koristi se uglavnom za čitanje signala. Stoga se u medicini i neuroprotetici u pravilu koriste kirurškom metodom uvođenja elektroda u tijelo. Ali malo ljudi će pristati kombinirati svoje tijelo i nepoznatu tehniku. Nakon što su čuli za terminatore i kiborge iz holivudskih filmova, ljudi se boje napretka i inovacija, pogotovo kada se izravno tiču osobe.
