La fel cum grecii antici fantasau despre zborul în creștere, imaginațiile de astăzi visează să topească mințile și mașinile ca un remediu la problema penibilă a mortalității umane. Poate mintea să se conecteze direct cu inteligența artificială, roboți și alte minți prin intermediul tehnologiilor interfață creier-calculator (BCI) pentru a transcende limitările noastre umane?
Continut Asemanator
- Cum este conectată prima mașină de adăugat a Americii la „prânzul gol”
În ultimii 50 de ani, cercetătorii de la laboratoarele universitare și companiile din întreaga lume au făcut progrese impresionante în atingerea unei astfel de viziuni. Recent, antreprenori de succes, precum Elon Musk (Neuralink) și Bryan Johnson (Kernel), au anunțat noi startup-uri care încearcă să îmbunătățească capacitățile umane prin interfațarea creier-calculator.
Cât de aproape suntem cu adevărat de a ne conecta creierul cu tehnologiile noastre? Și care ar putea fi implicațiile atunci când mințile noastre sunt conectate?
Origini: reabilitare și restaurare
Eb Fetz, cercetător aici la Centrul de Inginerie Neurală Sensorimotor (CSNE), este unul dintre primii pionieri în conectarea mașinilor la minți. În 1969, înainte de a exista chiar computere personale, el a arătat că maimuțele își pot amplifica semnalele creierului pentru a controla un ac care se deplasa pe un cadran.
O mare parte din lucrările recente asupra ICC au drept scop îmbunătățirea calității vieții persoanelor paralizate sau cu dizabilități motorii severe. Este posibil să fi văzut câteva realizări recente în știri: cercetătorii de la Universitatea din Pittsburgh folosesc semnale înregistrate în interiorul creierului pentru a controla un braț robotizat. Cercetătorii Stanford pot extrage intențiile de mișcare ale pacienților paralizați din semnalele creierului lor, permițându-le să utilizeze o tabletă fără fir.
În mod similar, unele senzații virtuale limitate pot fi trimise înapoi la creier, prin furnizarea de curent electric în interiorul creierului sau la suprafața creierului.
Ce zici de principalele noastre simțuri de vedere și sunet? Versiunile foarte timpurii ale ochilor bionici pentru persoanele cu deficiență de vedere severă au fost implementate comercial, iar versiunile îmbunătățite sunt în curs de încercări umane chiar acum. Implanturile cocleare, pe de altă parte, au devenit unul dintre cele mai de succes și cele mai răspândite implanturi biionice - peste 300.000 de utilizatori din întreaga lume folosesc implanturile pentru a auzi.
O interfață bidirecțională creier-computer (BBCI) poate înregistra atât semnale din creier, cât și trimite informații înapoi la creier prin stimulare. (Centrul de Inginerie Neurală Sensorimotor (CSNE), CC BY-ND) Cele mai sofisticate BCI sunt „bi-direcționale” BCIs (BBCIs), care pot înregistra și stimula sistemul nervos. În centrul nostru, cercetăm BBCI-urile ca un nou instrument radical de reabilitare a accidentelor vasculare cerebrale și a măduvei spinării. Am arătat că un BBCI poate fi folosit pentru a consolida conexiunile între două regiuni ale creierului sau între creier și măduva spinării și pentru a reorienta informații în jurul unei zone de leziune pentru a reanima membrul paralizat.
Cu toate aceste reușite până în prezent, s-ar putea să credeți că o interfață creier-calculator este pregătită pentru a fi următorul gadget al consumatorului.
Încă zile de început
O grilă de electrocorticografie, utilizată pentru detectarea modificărilor electrice pe suprafața creierului, este testată pentru caracteristicile electrice. (Centrul pentru Ingineria Neurală Sensorimotor, CC BY-ND) Dar o privire atentă la unele dintre demonstrațiile BCI actuale dezvăluie că mai avem un drum de parcurs: când BCI produc mișcări, acestea sunt mult mai lente, mai puțin precise și mai puțin complexe decât ceea ce fac oamenii cu putere în fiecare zi cu ușurință. Ochii bionici oferă o viziune cu rezoluție foarte mică; implanturile cohleare pot transporta electronic informații de vorbire limitate, dar denaturează experiența muzicii. Și pentru ca toate aceste tehnologii să funcționeze, electrozii trebuie să fie implantați chirurgical - o perspectivă pe care cei mai mulți oameni nu o iau în considerare.
Nu toate BCI-urile sunt însă invazive. Există BCI noninvazive care nu necesită intervenție chirurgicală; ele se bazează de obicei pe înregistrări electrice (EEG) de la scalp și au fost folosite pentru a demonstra controlul cursoarelor, scaunelor cu rotile, brațelor robotice, drone, roboților umanoizi și chiar a comunicării creier-creier.
Dar toate aceste demonstrații au fost în laborator - unde camerele sunt liniștite, subiecții nu sunt distrași, configurația tehnică este lungă și metodică, iar experimentele durează suficient de mult pentru a arăta că un concept este posibil. S-a dovedit foarte dificil să faceți aceste sisteme suficient de rapide și robuste pentru a fi utile în lumea reală.
Chiar și cu electrozii implantați, o altă problemă cu încercarea de a citi mințile apare din modul în care sunt structurate creierele noastre. Știm că fiecare neuron și mii de vecini conectați formează o rețea inimaginabil de mare și în continuă schimbare. Ce poate însemna acest lucru pentru neuro-inginerii?
Imaginați-vă că încercați să înțelegeți o conversație între un grup mare de prieteni despre un subiect complicat, dar aveți voie să ascultați doar o singură persoană. S-ar putea să descoperiți subiectul extrem de dur despre conversație, dar cu siguranță nu toate detaliile și nuanțele întregii discuții. Deoarece chiar și cele mai bune implanturi noastre ne permit doar să ascultăm câteva mici peticuri ale creierului la un moment dat, putem face unele lucruri impresionante, dar nu suntem nicăieri aproape de a înțelege conversația completă.
Există, de asemenea, ceea ce considerăm noi ca o barieră lingvistică. Neuronii comunică între ei printr-o interacțiune complexă de semnale electrice și reacții chimice. Acest limbaj electrochimic nativ poate fi interpretat cu circuite electrice, dar nu este ușor. În mod similar, atunci când vorbim înapoi la creier folosind stimularea electrică, este cu un „accent electric” greu. Acest lucru face dificil pentru neuroni să înțeleagă ce stimulare încearcă să transmită în mijlocul tuturor celorlalte activități neuronale în desfășurare.
În cele din urmă, există problema pagubelor. Țesutul cerebral este moale și flexibil, în timp ce majoritatea materialelor noastre conductoare electric - firele care se conectează la țesutul creierului - tind să fie foarte rigide. Acest lucru înseamnă că electronica implantată determină adesea cicatricea și reacția imună, ceea ce înseamnă că implanturile își pierd eficacitatea în timp. Fibrele și matrițele flexibile biocompatibile pot ajuta în cele din urmă în această privință.
Co-adaptare, conviețuire
În ciuda tuturor acestor provocări, suntem optimiști în ceea ce privește viitorul nostru bionic. BCI nu trebuie să fie perfecte. Creierul este uimitor de adaptabil și capabil să învețe să utilizeze BCI într-o manieră similară cu modul în care învățăm noi abilități precum conducerea unei mașini sau folosirea unei interfețe cu ecran tactil. În mod similar, creierul poate învăța să interpreteze noi tipuri de informații senzoriale chiar și atunci când este livrat noninvaziv folosind, de exemplu, impulsuri magnetice.
În cele din urmă, credem că un BCI bidirecțional „co-adaptativ”, unde electronica învață cu creierul și vorbește înapoi la creier în mod constant în timpul procesului de învățare, se poate dovedi a fi un pas necesar pentru construirea punții neuronale. Construirea unor astfel de BCI bidirecționale co-adaptative este obiectivul centrului nostru.
Suntem la fel de încântați de succesele recente în tratamentul țintit al bolilor precum diabetul, folosind „electroceutice” - mici implanturi experimentale care tratează o boală fără medicamente, comunicând comenzile direct organelor interne.
Iar cercetătorii au descoperit noi modalități de a depăși bariera limbajului electric-biochimic. „Dantela neurală” injectabilă, de exemplu, se poate dovedi a fi o modalitate promițătoare de a permite treptat neuronilor să crească alături de electrozii implantate, mai degrabă decât de a le respinge. Sondele flexibile bazate pe nanowire, schele flexibile cu neuroni și interfețele carbonice pot permite, de asemenea, computerelor biologice și tehnologice să coexiste în mod fericit în corpurile noastre în viitor.
De la asistent la augmentativ
Noua pornire a lui Elon Musk, Neuralink, are scopul final declarat de a îmbunătăți oamenii cu BCI pentru a oferi creierele noastre un picior în cursa de armament în curs de desfășurare între inteligența umană și artificială. El speră că, cu abilitatea de a ne conecta la tehnologiile noastre, creierul uman și-ar putea îmbunătăți propriile capacități - permițându-ne posibil să evităm un viitor viitor distopic în care AI a depășit cu mult capacitățile umane naturale. O astfel de viziune poate părea îndepărtată sau fantezistă, dar nu ar trebui să respingem o idee doar asupra ciudății. La urma urmei, mașinile cu autovehicule au fost retrogradate pe tărâmul science fiction chiar acum un deceniu și jumătate - și acum ne împărtășesc drumurile.
Un BCI poate varia de-a lungul mai multor dimensiuni: fie că interfețează cu sistemul nervos periferic (un nerv) sau cu sistemul nervos central (creierul), indiferent dacă este invaziv sau noninvaziv și dacă ajută la restabilirea funcției pierdute sau îmbunătățește capacitățile. (James Wu; adaptat de la Sakurambo, CC BY-SA) Într-un viitor mai apropiat, pe măsură ce interfețele creier-computer se deplasează dincolo de restabilirea funcției la persoanele cu dizabilități, pentru a spori indivizi cu capacitate umană dincolo de capacitatea lor umană, trebuie să fim conștienți cu acuratețe de o serie de probleme legate de consimțământ, confidențialitate, identitate, agenție și inegalitate. . În centrul nostru, o echipă de filozofi, clinicieni și ingineri lucrează activ pentru a aborda aceste probleme de justiție etică, morală și de justiție socială și să ofere orientări neuroetice înainte ca domeniul să progreseze prea departe.
Conectarea creierului nostru direct la tehnologie poate fi, în cele din urmă, o progresie naturală a modului în care oamenii s-au mărit cu tehnologia de-a lungul veacurilor, de la utilizarea roților pentru a depăși limitările noastre bipedale până la a face notări pe tablete de argilă și hârtie pentru a ne spori amintirile. La fel ca computerele, telefoanele inteligente și căștile de realitate virtuală din zilele noastre, BCI-urile augmentative, când vor ajunge în sfârșit pe piața de consum, vor fi încântătoare, frustrante, riscante și, în același timp, pline de promisiuni.
Acest articol a fost publicat inițial pe The Conversation.
James Wu, doctorat. Student în bioinginerie, cercetător la Centrul pentru Inginerie Neurală Sensorimotor, Universitatea din Washington
Rajesh PN Rao, profesor de informatică și inginerie și director al Centrului pentru Inginerie Neurală Sensorimotor, Universitatea din Washington
