Rozhrania mozog-stroj: Čo sú to a ako fungujú?

Predstavte si, že by ste mohli ovládať robota alebo hrať videohru iba pomocou svojej mysle. Znie to ako sci-fi, ale práve na to sa už používajú rozhrania mozog-stroj (BMI). Vďaka aplikáciám od zábavy po medicínu môžu BMI zmeniť svet technológie, ako ho poznáme. Ale čo to vlastne sú? A ako fungujú?

Tento článok sa bude zaoberať všetkým o rozhraniach mozog-stroj vrátane súčasných príkladov, ako fungujú a na čo by sa BMI dalo v budúcnosti použiť.

Čo je to rozhranie mozog-stroj?

Rozhrania mozog-stroj (BMI), tiež známe ako rozhranie mozgu a počítača, sú zariadenia, ktoré premosťujú váš mozog a externé zariadenie. Môžu čítať mozgovú aktivitu človeka a prenášať tieto informácie priamo do počítačového systému. BMI môže napríklad pomôcť pacientovi ovládať robotickú protézu. Alebo to môže užívateľovi umožniť písať do textového procesora iba pomocou svojich myšlienok.

BMI môžu byť invazívne alebo neinvazívne. Invazívny BMI vyžaduje chirurgický zákrok a zvyčajne zahŕňa umiestnenie elektród priamo pod pokožku hlavy, aby sa signály mozgu presnejšie komunikovali. Na druhej strane neinvazívne BMI sú umiestnené nad hlavu bez operácie a čítajú elektrickú aktivitu vášho mozgu. Temnejšou stránkou veci je, že veľká časť tejto činnosti je tlmená lebkou, takže neinvazívne BMI sú často menej silné.

Ako fungujú rozhrania mozog-stroj?

Keď premýšľame, náš mozog produkuje elektrické signály vysielané mozgovými bunkami (známymi ako neuróny). Tieto elektrické signály môžu byť zachytené a interpretované lekárskymi prístrojmi a v skutočnosti sa to robí už desaťročia na diagnostiku stavov mozgu.

Tieto dve metódy sa nazývajú elektroencefalografia (EEG) a elektromyografia (EMG). EEG interpretuje elektrické signály z mozgu, zatiaľ čo EMG tieto signály zo svalov.

Na diagnostikovanie stavu mozgu sa hodnoty EEG a EMG porovnávajú s „normálnou“ mozgovou aktivitou, pričom chorobné stavy produkujú konkrétne vzorce v elektrickej aktivite mozgu. Teraz sme však schopní ísť ešte ďalej.

Nedávne pokroky znamenajú, že môžeme získať viac informácií o mozgovej aktivite vrátane emocionálnych stavov, pohybov alebo akcií, ktoré sa chystáte vykonať, a dokonca aj o určitých myšlienkach.

Algoritmy strojového učenia môžu určiť, ako tieto konkrétne stavy „vyzerajú“ (pokiaľ ide o ich elektrickú aktivitu). Tieto algoritmy poskytujú rad údajov EEG a EMG z kontrolovaných experimentov a objavujú sa vzorce mozgovej aktivity. Mozgová aktivita je potom monitorovaná a analyzovaná v reálnom čase, aby sa určili konkrétne mentálne stavy alebo akcie (ako napríklad „pohnúť doľava“).

Aktuálne príklady BMI

Existuje niekoľko súčasných príkladov BMI, z ktorých mnohé sa navzájom veľmi líšia. Pretože existuje obrovský potenciál toho, čo je možné s BMI, mnohé sa navrhujú súbežne v úplne iných oblastiach. Niektoré BMI sa používajú predovšetkým na lekárske účely, aby osobám so zdravotným postihnutím umožnili opäť chodiť alebo ovládali zariadenia bez použitia rúk. Ostatné sú určené na hranie hier a voľnočasové aktivity.

Kochleárne implantáty

Kochleárne implantáty nie sú tým, čo by mnoho ľudí považovalo za zmienku o BMI, ale v skutočnosti sú jednou z prvých technológií, ktoré spájali mozog používateľa so strojom. Fungujú tak, že poskytujú hluk tým, ktorí sú hluchí alebo takmer hluchí. Implantát sa chirurgicky vloží pod kožu používateľa, pomocou mikrofónu zachytí okolitý zvuk a potom zvuk zosilní a prenáša pomocou elektrických impulzov do mozgu používateľa.

Muse

Muse je „snímacia čelenka“, ktorá dokáže rozpoznať emocionálne stavy nositeľa. Start -upová spoločnosť má programy zamerané na wellness zamestnancov. Zamestnanec nosí čelenku a na základe spätnej väzby z čelenky môže ovládať svoju úroveň stresu a produktivitu.

Ovládanie drona

Celú cestu späť v roku 2015 vyvinuli vedci z Floridskej univerzity čelenka BMI, ktorá by používateľovi umožnila ovládať dron smerovo pomocou vlastnej mysle.

Neurobiteľný

V roku 2017, Neurobiteľný vydalo hru typu proof-of-concept, ktorou bola úniková miestnosť ovládaná BMI. Hráči si nasadili náhlavnú súpravu VR a unikli z miestnosti iba pomocou svojich myšlienok. Neurable plánuje vyvinúť produkty, ktoré vám umožnia ovládať váš smartphone (napríklad preskakovanie alebo pozastavenie skladieb) pomocou mysle.

Slávna spoločnosť Elona Muska Neuralink je príkladom invazívneho BMI. Neuralink sa pomocou chirurgicky implantovaných „vlákien“ snaží prepojiť mozog s počítačom pomocou prostriedkov extrémne vysokej šírky pásma. Konečným cieľom Neuralink je pomôcť ľuďom prekonať tradičné systémy umelej inteligencie. Neuralink už bol testovaný (famózne) na opičom pacientovi a opici sa to podarilo hrajte Pong čisto premýšľaním.

Medzi ďalšie príklady aktuálne vyvíjaných BMI patrí Kernel, NextMind, Neurosity a Nectome.

Na čo budú BMI použité v budúcnosti?

Jednou z aplikácií BMI je poskytnúť používateľovi spätnú väzbu o jeho duševných stavoch. BMI môže napríklad detekovať vysokú úroveň ospalosti alebo nepozornosti a poskytnúť varovania vo vysoko rizikových prostrediach, ako je jazda autom alebo používanie nebezpečných strojov. BMI by sa mohol použiť aj na reguláciu emócií alebo dokonca na zníženie bolesti, čo má pre armádu niekoľko potenciálnych využití.

BMI majú tiež desiatky potenciálnych aplikácií v medicíne. Môžu byť napríklad použité na amputáciu na kontrolu pokročilých protéz alebo na liečbu neurologických stavov, ako je Alzheimerova alebo Parkinsonova choroba.

V spotrebiteľskom priestore je BMI možné využiť na nespočetné množstvo vecí. Používatelia mohli ovládať svoje inteligentné domácnosti mysľou, zapínaním a vypínaním svetiel, prepínaním kanálov alebo dokonca automatickým generovaním zoznamov skladieb podľa ich nálady. Nepochybne tu bude obrovský priestor pre BMI vo virtuálnej realite a ďalších hrách, kde je používanie ovládačov jednou z posledných prekážok úplného ponorenia.

BMI: kontrola mysle

Rozhrania mozog-stroj budú v budúcnosti nepochybne k dispozícii, viac-menej presne tak, ako sú zobrazené v sci-fi filmoch. V skutočnosti sú mnohé už komerčne dostupné a majú schopnosti, ktoré môžu ďaleko rozšíriť ľudský mozog. Jedného dňa už nebudete musieť stláčať tlačidlá ani písať príkazy. Budete môcť vojsť do svojho domu, zapnúť a vypnúť svetlá a hrať hry vo virtuálnej realite bez toho, aby ste museli používať ruky.

Keď sa technika stretne s biológiou: 6 lekárskych technológií, ktoré formujú budúcnosť zdravotníctva

Budete ohromení niektorou z technológií na záchranu života, ktoré sa chystajú zasiahnuť do vašich miestnych zdravotníckych zariadení.

Čítajte ďalej

O autorovi