Интерфейси мозък-машина: какви са те и как работят?

Представете си, ако можете да управлявате робот или да играете видео игра, използвайки само ума си. Звучи като научна фантастика, но точно за това вече се използват интерфейси мозък-машина (ИТМ). С приложения от забавление до медицина, ИТМ са настроени да променят света на технологиите, какъвто го познаваме. Но какви точно са те? И как работят?

Тази статия ще обхване всичко за интерфейсите мозък-машина, включително актуални примери, как работят и за какво могат да се използват ИТМ в бъдеще.

Какво е интерфейс мозък-машина?

Интерфейсите мозък-машина (ИТМ), известни още като интерфейси мозък-компютър, са устройства, които свързват мозъка ви с външно устройство. Те могат да четат човешката мозъчна дейност и да предават тази информация директно на компютърна система. Например, ИТМ може да помогне на пациента да контролира роботизирана протеза. Или може да позволи на потребителя да пише в текстов процесор, използвайки само мислите си.

ИТМ могат да бъдат инвазивни или неинвазивни. Инвазивният ИТМ изисква операция и обикновено включва поставяне на електроди директно под скалпа за по -точна комуникация на мозъчните сигнали. От друга страна, неинвазивните ИТМ се поставят над главата без операция и отчитат електрическата активност на мозъка ви. Недостатъкът е, че голяма част от тази активност се потиска от черепа, така че неинвазивните ИТМ често са по-малко мощни.

Как работят интерфейсите мозък-машина?

Когато мислим, мозъкът ни произвежда електрически сигнали, изпращани през мозъчните клетки (известни като неврони). Тези електрически сигнали могат да бъдат взети и интерпретирани от медицински устройства и всъщност това се прави от десетилетия за диагностициране на мозъчни състояния.

Двата метода за това се наричат ​​електроенцефалография (ЕЕГ) и електромиография (ЕМГ). ЕЕГ интерпретира електрическите сигнали от мозъка, докато ЕМГ интерпретира тези сигнали от мускулите.

За да се диагностицират състоянията на мозъка, показанията на ЕЕГ и ЕМГ се сравняват с "нормална" мозъчна активност, като болестните състояния произвеждат специфични модели в електрическата активност на мозъка. Сега обаче можем да отидем още по -далеч.

Последните постижения означават, че можем да съберем повече информация от дейността на мозъка, включително емоционални състояния, какви движения или действия предстои да извършите и дори конкретни мисли.

Алгоритмите за машинно обучение могат да определят как тези конкретни състояния „изглеждат“ (по отношение на тяхната електрическа активност). На тези алгоритми се дават данни от ЕЕГ и ЕМГ от контролирани експерименти и се откриват закономерности в мозъчната активност. След това мозъчната активност се следи и анализира в реално време, за да се определят конкретни психични състояния или действия (като „движение наляво“).

Текущи примери за ИТМ

Има няколко настоящи примера за ИТМ, много от които са много различни един от друг. Тъй като има толкова голям потенциал за възможното с ИТМ, много от тях се проектират едновременно в напълно различни области. Някои ИТМ се използват предимно за медицински цели, за да позволят на хората с увреждания да ходят отново или да контролират устройства без използване на ръце. Други са предназначени за игри и развлечения.

Кохлеарни импланти

Кохлеарните импланти не са това, което много хора биха помислили, когато се споменават ИТМ, но те всъщност са една от първите технологии, които свързват мозъка на потребителя с машина. Те работят, като връщат усещането за звук на тези, които са глухи или почти глухи. Имплантът се поставя хирургически под кожата на потребителя, използва микрофон за улавяне на околния звук, след което увеличава и предава звука чрез електрически импулси към мозъка на потребителя.

Муза

Муза е „усещаща лента за глава“, която може да открие емоционални състояния у потребителя. Стартиращата компания има програми, фокусирани върху здравето на служителите. Служителят носи лентата за глава и може да управлява нивата на стрес и производителността си въз основа на обратна връзка от лентата за глава.

Drone Control

Още през 2015 г. изследователи от Университета на Флорида разработиха BMI лента за глава, която може да позволи на потребителя да управлява дрон, насочен по посока, използвайки само ума си.

Неустойчив

През 2017 г. Неустойчив пусна игра с доказателство за концепция, която беше стая за бягство, контролирана от ИТМ. Играчите сложиха слушалки за VR и избягаха от стаята, използвайки само мислите си. Neurable планове за разработване на продукти, които ви позволяват да контролирате вашия смартфон (например пропускане или пауза на песни) чрез ума си.

Известната компания на Илон Мъск Neuralink е пример за инвазивен ИТМ. Използвайки хирургически имплантирани "нишки", Neuralink има за цел да свърже мозъка с компютър чрез средства за свръхвисока честотна лента. Крайната цел на Neuralink е да помогне на хората да изпреварят традиционните системи с изкуствен интелект. Neuralink вече е тестван (известен) при пациент с маймуна и маймуната успя играйте понг чисто чрез мислене.

Други примери за BMI в процес на разработка са Kernel, NextMind, Neurosity и Nectome.

За какво ще се използват ИТМ в бъдеще?

Едно приложение на ИТМ е да се предостави обратна връзка на потребителя относно психичното му състояние. Например, ИТМ може да открие високи нива на сънливост или невнимание и да предостави предупреждения във високорискови среди, като шофиране или работа с опасни машини. ИТМ може да се използва и за регулиране на емоциите или дори за намаляване на болката, което има няколко потенциални приложения за армията.

ИТМ също имат десетки потенциални приложения в медицината. Например, те могат да бъдат използвани за ампутирани за контрол на усъвършенствано протезиране или лечение на неврологични състояния като болестта на Алцхаймер или Паркинсон.

В потребителското пространство ИТМ може да се използва за безброй неща. Потребителите могат да контролират своите интелигентни домове с ума си, да включват и изключват осветлението, да превключват канали или дори автоматично да генерират плейлисти въз основа на настроенията си. Несъмнено ще има огромно пространство за ИТМ във виртуалната реалност и други игри, където използването на контролери е една от последните бариери за пълно потапяне.

ИТМ: Контрол на ума

Интерфейсите мозък-машина несъмнено ще съществуват в бъдеще, по горе-долу по точния начин, по който са изобразени в научнофантастичните филми. Всъщност много от тях вече са налични в търговската мрежа, които имат възможности, които могат значително да разширят човешкия мозък. Един ден вече няма да е необходимо да натискате бутони или да въвеждате команди. Ще можете да влизате в къщата си, да включвате и изключвате светлините и да играете игри във виртуална реалност, без изобщо да използвате ръцете си.

Когато технологиите се срещат с биологията: 6 медицински технологии, оформящи бъдещето на здравеопазването

Ще бъдете изумени от някои от животоспасяващите технологии, които ще се появят в местните здравни заведения.

Прочетете Напред

За автора