Prvi dio: Ljudski kolos
Drugi dio: Mozak
Treći dio: Let iznad gnijezda neurona
Četvrti dio: sučelja neuroračunala
Peti dio: Neuaralink problem
Šesti dio: Doba čarobnjaka 1
Šesti dio: Doba čarobnjaka 2
Dio sedmi: Velika fuzija
Promotivni video:
Godine 1969. znanstvenik Eberhard Fetz povezao je jedan neuron u mozgu majmuna s brojčanikom ispred njegovog lica. Strelice su se morale pomicati kad je neuron ispalio. Kad je majmun pomislio tako da se neuron aktivirao i strelice pomakle, dobila je slatkiš s okusom banane. S vremenom se majmun počeo poboljšavati u ovoj igri, jer je želio još ukusnih slatkiša. Majmun je naučio aktivirati zasebni neuron i postao prvi lik koji je primio sučelje neuroračunala.
Tijekom sljedećih nekoliko desetljeća napredak je bio prilično spor, ali sredinom 90-ih situacija se počela mijenjati i od tada se sve ubrzalo.
Budući da je naše razumijevanje opreme za mozak i elektrode prilično primitivno, naši napori usmjereni su ka stvaranju jednostavnih sučelja koja će se koristiti u područjima mozga koja najbolje razumijemo, poput motornog korteksa i vizualnog korteksa.
A budući da su ljudska eksperimentiranja moguća samo ljudima koji pokušavaju upotrijebiti NCI kako bi ublažili svoju patnju - a budući da je potražnja tržišta usredotočena na to - naši napori gotovo su u potpunosti posvećeni obnavljanju izgubljenih funkcija za osobe s invaliditetom.
Najveće ICI industrije budućnosti, koje će ljudima pružiti čarobne velesile i transformirati svijet, sada su u stanju embrija - i mi se moramo voditi njima, kao i vlastitim nagađanjima, razmišljajući o tome kakav bi svijet mogao biti 2040., 2060. ili 2100. godine.
Prođimo kroz njih.
Ovo je računalo koje je Alan Turing stvorio 1950. Zove se Pilot ACE. Remek djelo svog vremena.
Sada pogledajte ovo:
Dok čitate primjere u nastavku, želim da ovu analogiju držite pred očima -
Pilot ACE isti je za iPhone 7
od
svaki primjer u nastavku je za _
- i pokušajte zamisliti kakva crtica treba biti na mjestu. Vratit ćemo se na to kasnije.
U svakom slučaju, od svega što sam pročitao i razgovarao s ljudima na terenu, trenutno se razvijaju tri glavne kategorije neuronskih sučelja:
Prvi NCI tip # 1: upotreba korteksa motora kao daljinskog upravljača
U slučaju da ste zaboravili, motorna kora je ovaj tip:
Mnoga područja mozga su nam nerazumljiva, ali motorička kora manje nam je nerazumljiva od drugih. I što je još važnije, dobro je mapiran, njegovi pojedinačni dijelovi kontroliraju pojedine dijelove tijela.
Važno je da je ovo jedno od velikih područja mozga koje je odgovorno za naš rad. Kada osoba nešto učini, motorni korteks gotovo sigurno povlači konce (barem fizičku stranu radnje). Stoga ljudski mozak ne treba naučiti koristiti motorni korteks kao daljinski upravljač, jer ga mozak već koristi kao takav.
Podigni ruku. Sad ga spusti. Vidjeti? Vaša ruka je poput malog igračkog drona, a vaš mozak jednostavno koristi motorni korteks kao daljinski upravljač za uklanjanje drona i povratak.
Svrha NCI-a temeljenog na korteksu motora je spojiti se na njega, a zatim, kada daljinski upravljač pokrene naredbu, čuti tu naredbu i poslati je na neki uređaj koji na nju može odgovoriti. Na primjer, na ruku. Snop živaca posrednik je između vaše kore i vaše ruke. NCI je posrednik između vašeg motornog korteksa i vašeg računala. Jednostavno je.
Jedna od ovih vrsta sučelja omogućuje osobi - obično osobi koja je paralizirana od vrata ili s amputiranim udom - da svojim mislima pomiče kursor na zaslonu.
Sve započinje 100-pinskim matricama s više elektroda koja se ugrađuje u ljudsku motornu koru. Motorička kora u paralizirane osobe dobro funkcionira - samo je kralježnična moždina, koja je služila kao posrednik između korteksa i tijela, prestala raditi. Dakle, s ugrađenim nizom elektroda, istraživači su omogućili osobi da pomiče ruku u različitim smjerovima. Čak i ako to ne može učiniti, motorni korteks normalno funkcionira, kao da može.
Kad netko pomakne ruku, motorni korteks eksplodira od aktivnosti - ali svaki je neuron obično zainteresiran samo za jednu vrstu pokreta. Stoga jedan neuron može pucati kad god osoba pomakne ruku udesno, ali dosadit će mu kad se kreće u drugim smjerovima. Tada je samo jedan od ovog neurona mogao odrediti kada osoba želi pomaknuti ruku udesno, a kada ne. Ali s nizom elektroda od 100 elektroda, svaka će slušati zasebni neuron. Stoga, tijekom testova, na primjer, kada se od osobe traži da pomakne ruku udesno, 38 od 100 neurona bilježi aktivnost neurona. Kada osoba želi pomaknuti ruku ulijevo, aktivira se 41 druga. U procesu vježbanja pokreta u različitim smjerovima i različitim brzinama,računalo prima podatke s elektroda i sintetizira ih u opće razumijevanje obrasca aktivacije neurona, što odgovara namjerama kretanja duž osi XY.
Tada, kada te podatke prikažu na zaslonu računala, osoba snagom misli, "pokušavajući" pomaknuti kursor, zapravo može upravljati kursorom. I djeluje. BrainGate je dječaku omogućio igranje video igre samo snagom misli, koristeći NCI spojene na motorni korteks.
I ako vam 100 neurona može reći kamo žele pomaknuti kursor, zašto vam ne mogu reći kada žele uzeti kavu i otpiti gutljaj? Ovo je učinila ova paralizirana žena:
Druga paralizirana žena uspjela je letjeti u simulatoru borbenog aviona F-35, a majmun se nedavno vozio u invalidskim kolicima koristeći njegov mozak.
I zašto biti ograničen samo na ruke? NKI, brazilski pionir Miguel Nicolelis i njegov tim izgradili su čitav egzoskelet koji je paraliziranoj osobi omogućio da izvede uvodni udarac na Svjetskom kupu.
Ova dostignuća sadrže sjeme drugih budućih revolucionarnih tehnologija, poput sučelja između mozga i mozga.
Nicolelis je proveo eksperiment u kojem je motorna kora jednog štakora u Brazilu, koja je pritisnula jednu od dvije poluge u kavezu - od kojih je jedan štakor znao da će uživati - povezana putem Interneta s motornom korteksom drugog štakora u Sjedinjenim Državama. Štakor u Sjedinjenim Državama bio je u sličnom kavezu, osim što, za razliku od štakora u Brazilu, nije imala informacije o tome koja bi joj od dvije poluge bila ugodna - osim signala koje je dobila od brazilskog štakora. Tijekom eksperimenta, ako je američki štakor ispravno odabrao polugu, onu istu koju je štakor povukao u Brazilu, oba štakora dobila su nagradu. Ako su povukli pogrešnu, nisu je dobili. Zanimljivo je da su s vremenom štakori postajali sve bolji i bolji, radili su zajedno, poput jednog živčanog sustava - iako nisu imali pojma o međusobnom postojanju. Uspjeh američkog štakora bez informacija bio je 50%. Uz signale koji su dolazili iz mozga brazilskog štakora, stopa uspjeha porasla je na 64%. Evo videozapisa.
Djelomično je djelovalo i na ljude. Dvije osobe u različitim zgradama radile su zajedno dok su igrale videoigru. Jedan je vidio igru, drugi je držao kontroler. Koristeći jednostavne EEG slušalice, igrač koji je vidio igru mogao je, ne mičući rukama, pomisliti pomaknuti ruku kako bi "pucao" u kontroler - a budući da su njihovi mozgovi međusobno komunicirali, igrač s kontrolerom je osjetio signal u svom prstu i pritisnuo tipku.
Prvi NCI tip # 2: umjetne uši i oči
Postoji nekoliko razloga zašto su gledanje slijepih i zvuk gluhih među najpristupačnijim kategorijama sučelja neuroračunala.
Prvo, poput motornog korteksa, senzorni korteks dijelovi su mozga koje prilično dobro razumijemo, dijelom i zato što imaju tendenciju dobrog mapiranja.
Drugo, među mnogim ranim pristupima, nismo se trebali baviti mozgom - mogli smo komunicirati s mjestima na kojima se uši i oči povezuju s mozgom, jer su tu poremećaji bili najčešći.
I dok se aktivnost motoričkog korteksa mozga prvenstveno odnosila na čitanje neurona radi izvlačenja informacija iz mozga, umjetna osjetila djeluju drugačije - stimulirajući neurone da informacije šalju prema unutra.
Tijekom posljednjih desetljeća vidjeli smo nevjerojatan razvoj kohlearnih implantata.
Kohlearni implantat je malo računalo koje na jednom kraju ima mikrofon (koji sjedi na uhu), a na drugom žicu koja se spaja s nizom elektroda koje oblažu pužnicu.
Zvuk ulazi u mikrofon (mala kukica na vrhu uha) i prelazi u smeđu stvar koja obrađuje zvuk kako bi filtrirala manje korisne frekvencije. Smeđa stvar zatim prenosi podatke kroz kožu, putem električne indukcije, na drugu komponentu računala, koja informacije pretvara u električne impulse i šalje ih u pužnicu. Elektrode filtriraju impulse u frekvenciji poput pužnice i stimuliraju slušni živac poput dlačica u pužnici. Ovako izgleda izvana:
Drugim riječima, umjetno uho obavlja istu funkciju pretvarajući zvuk u impulse i prenoseći ga na slušni živac kao i normalno uho.
Ali ovo nije idealno. Zašto? Jer da biste mozgu poslali zvuk iste kvalitete kao i normalno uho, trebate 3500 elektroda. Većina kohlearnih implantata sadrži samo 16. Grubo.
Ali mi smo u eri Pilot ACE-a - naravno, bezobrazno.
Unatoč tome, današnji kohlearni implantat omogućava ljudima da čuju govor i govore, što je već dobro.
Mnogi roditelji gluhe djece ugrađuju kohlearne implantate kad napune godinu dana.
U svijetu sljepoće događa se slična revolucija u obliku mrežničnog implantata.
Sljepoća je često posljedica bolesti mrežnice. U ovom slučaju, implantat može obavljati sličnu funkciju za vid kao pužnički implantat za sluh (iako ne tako izravno). Radi istu stvar kao i normalno oko, prenoseći informacije na živce u obliku električnih impulsa, baš kao što to čine i oči.
Složenije sučelje od pužnog implantata, prvi implantat mrežnice odobrio je FDA 2011. godine - implantat Argus II koji je izradio Second Sight. Retinalni implantat izgleda ovako:
I to djeluje ovako:
Retinalni implantat ima 60 senzora. U mrežnici ima oko milijun neurona. Hrapav. Ali vidjeti zamućene rubove, oblike, igru svjetlosti i tame mnogo je bolje nego ne vidjeti baš ništa. Ono što je posebno zanimljivo jest da za postizanje dobrog vida uopće nije potrebno milijun senzora - modeliranje je sugeriralo da će 600-1000 elektroda biti dovoljno za prepoznavanje i čitanje lica.
Prvi NCI tip # 3: duboka stimulacija mozga
Od kasnih 1980-ih duboka stimulacija mozga postala je još jedan sirov alat koji mnogim ljudima još uvijek mijenja život.
Također, ovo je kategorija NCI-a koji nisu povezani s vanjskim svijetom - ovo je uporaba sučelja neuroračunala za izlječenje ili poboljšanje, mijenjajući nešto iznutra.
Ovdje se događa jedna ili dvije žice elektrode, obično s četiri odvojena mjesta elektrode, koje ulaze u mozak i često završavaju negdje u limbičkom sustavu. Zatim se u gornji dio prsnog koša implantira mali elektrostimulator srca i poveže s elektrodama. Kao ovo:
Tada elektrode po potrebi mogu isporučiti malo punjenje, što je korisno za mnoge važne stvari. Na primjer:
- smanjenje drhtanja kod osoba oboljelih od Parkinsonove bolesti
- smanjenje težine napada
- smanjenje opsesivno-kompulzivnog poremećaja
Kroz eksperimente (to jest, do sada bez odobrenja FDA), znanstvenici su uspjeli ublažiti određene vrste kronične boli, poput migrene ili fantomske boli u udovima, izliječiti anksioznost ili depresiju kod PTSP-a ili, u kombinaciji s stimulacijom mišića, vratiti određene poremećene moždane krugove koji su se slomili nakon moždani udar ili neurološka bolest.
* * *
Ovo je stanje još uvijek nerazvijenog područja NCI-a. I u ovom trenutku u njega ulazi Elon Musk. Za njega i za Neuralink moderna NCI industrija je točka A. Iako smo kroz ove članke proučavali prošlost kako bismo došli do sadašnjeg trenutka. Sada je vrijeme da pogledamo u budućnost - da saznamo što je točka B i kako do nje možemo doći.
ILYA KHEL
Prvi dio: Ljudski kolos
Drugi dio: Mozak
Treći dio: Let iznad gnijezda neurona
Četvrti dio: sučelja neuroračunala
Peti dio: Neuaralink problem
Šesti dio: Doba čarobnjaka 1
Šesti dio: Doba čarobnjaka 2
Dio sedmi: Velika fuzija
