Stejně jako starověcí Řekové fantazírovali o stoupajícím letu, i dnešní představivosti sní o roztříštění mysli a strojů jako lék na otravný problém lidské úmrtnosti. Může se mysl spojit přímo s umělou inteligencí, roboty a jinými mozky pomocí technologií rozhraní mozku a počítače (BCI), aby překonala naše lidské limity?
Související obsah
- Jak je první americký přidávací stroj připojen k „Naked Lunch“
V posledních 50 letech vědci z univerzitních laboratoří a společností z celého světa udělali působivý pokrok směrem k dosažení takové vize. Nedávno úspěšní podnikatelé, jako je Elon Musk (Neuralink) a Bryan Johnson (Kernel), ohlásili nové startupy, jejichž cílem je zlepšit lidské schopnosti prostřednictvím propojení mozek-počítač.
Jak jsme opravdu blízko k úspěšnému propojení našich mozků s našimi technologiemi? A jaké by mohly být důsledky, když jsou naše mysli zapojeny?
Původy: Rehabilitace a restaurování
Eb Fetz, výzkumný pracovník zde v Centru pro senzorimotorické neurální inženýrství (CSNE), je jedním z prvních průkopníků, kteří spojují stroje s myslí. V roce 1969, předtím, než existovaly dokonce osobní počítače, ukázal, že opice mohou zesílit své mozkové signály a ovládat jehlu, která se pohybovala po číselníku.
Hodně z nedávné práce na BCI je zaměřeno na zlepšení kvality života lidí, kteří jsou ochrnutí nebo mají těžké motorické postižení. Možná jste ve zprávách viděli nějaké nedávné úspěchy: Vědci z University of Pittsburgh používají signály zaznamenané uvnitř mozku k ovládání robotické paže. Vědci ze Stanfordu mohou extrahovat pohybové úmysly ochrnutých pacientů z jejich mozkových signálů, což jim umožňuje bezdrátově používat tablet.
Podobně lze omezené virtuální pocity poslat zpět do mozku dodáním elektrického proudu do mozku nebo na povrch mozku.
A co naše hlavní smysly zraku a zvuku? Komerčně byly nasazeny velmi rané verze bionických očí pro lidi s těžkým poškozením zraku a vylepšené verze právě procházejí zkouškami na lidech. Na druhé straně se kochleární implantáty staly jedním z nejúspěšnějších a nejrozšířenějších bionických implantátů - implantáty slyší přes 300 000 uživatelů po celém světě.
Obousměrné rozhraní mozek-počítač (BBCI) může jak zaznamenávat signály z mozku, tak posílat informace zpět do mozku prostřednictvím stimulace. (Centrum senzorického nervového inženýrství (CSNE), CC BY-ND) Nejsofistikovanějšími BCI jsou „obousměrné“ BCI (BBCI), které mohou zaznamenávat a stimulovat nervový systém. V našem centru zkoumáme BBCI jako radikálně nový rehabilitační nástroj pro poranění mrtvice a míchy. Ukázali jsme, že BBCI lze použít k posílení spojení mezi dvěma oblastmi mozku nebo mezi mozkem a míchou a přesměrováním informací kolem oblasti zranění znovu oživit ochrnutou končetinu.
Se všemi těmito dosavadními úspěchy si možná myslíte, že rozhraní mozku a počítače je připraveno jako další nezbytný spotřební pomůcka.
Stále první dny
Elektrokortikografická mřížka, která se používá k detekci elektrických změn na povrchu mozku, se testuje na elektrické vlastnosti. (Centrum senzorického neuronového inženýrství, CC BY-ND) Pečlivý pohled na některé ze současných demonstrací BCI však ukazuje, že stále máme způsob, jak jít: Když BCI produkují pohyby, jsou mnohem pomalejší, méně přesné a méně složité než to, co dokážou lidé s tělem denně konat snadno s končetinami. Bionické oči nabízejí vidění s velmi nízkým rozlišením; kochleární implantáty mohou elektronicky přenášet omezené informace o řeči, ale zkreslují zážitek hudby. A aby všechny tyto technologie fungovaly, musí být elektrody chirurgicky implantovány - vyhlídka, kterou většina lidí dnes nebere v úvahu.
Ne všechny BCI jsou však invazivní. Neinvazivní BCI, které nevyžadují chirurgický zákrok, existují; Obvykle jsou založeny na elektrických (EEG) záznamech z pokožky hlavy a byly použity k prokázání kontroly kurzorů, invalidních vozíků, robotických zbraní, robotů, humanoidních robotů a dokonce i komunikace mozek-mozek.
Všechna tato ukázka však byla v laboratoři - kde jsou místnosti tiché, testovací subjekty nejsou rozptylovány, technické nastavení je dlouhé a metodické a experimenty trvají pouze dostatečně dlouho, aby se ukázalo, že koncept je možný. Ukázalo se, že je velmi obtížné zajistit, aby tyto systémy byly dostatečně rychlé a robustní, aby mohly být prakticky použity v reálném světě.
I s implantovanými elektrodami vzniká další problém se snahou číst myšlenky z toho, jak jsou naše mozky strukturovány. Víme, že každý neuron a jejich tisíce propojených sousedů tvoří nepředstavitelně velkou a neustále se měnící síť. Co to může znamenat pro neuroinženýry?
Představte si, že se snažíte porozumět rozhovoru mezi velkou skupinou přátel o komplikovaném tématu, ale můžete poslouchat pouze jednu osobu. Možná budete schopni zjistit velmi drsné téma toho, o čem je rozhovor, ale rozhodně ne všechny podrobnosti a nuance celé diskuse. Protože i naše nejlepší implantáty nám umožňují poslouchat pouze několik malých záplat mozku najednou, můžeme udělat několik působivých věcí, ale nikde jsme blízko porozumění celé konverzaci.
Existuje také to, co považujeme za jazykovou bariéru. Neurony spolu komunikují prostřednictvím komplexní interakce elektrických signálů a chemických reakcí. Tento nativní elektrochemický jazyk lze interpretovat pomocí elektrických obvodů, ale není to snadné. Podobně, když mluvíme zpět do mozku pomocí elektrické stimulace, je to s těžkým elektrickým „přízvukem“. To neuronům ztěžuje pochopit, co se stimulace snaží zprostředkovat uprostřed všech ostatních probíhajících nervových aktivit.
Konečně je zde problém poškození. Mozková tkáň je měkká a pružná, zatímco většina našich elektricky vodivých materiálů - dráty, které se připojují k mozkové tkáni - bývá velmi rigidní. To znamená, že implantovaná elektronika často způsobuje zjizvení a imunitní reakci, což znamená, že implantáty v průběhu času ztrácejí účinnost. V tomto ohledu mohou napomoci flexibilní biokompatibilní vlákna a pole.
Společná adaptace, soužití
Přes všechny tyto výzvy jsme optimističtí ohledně naší bionické budoucnosti. BCI nemusí být perfektní. Mozek je úžasně přizpůsobivý a je schopen se naučit používat BCI způsobem podobným tomu, jak se učíme nové dovednosti, jako je řízení auta nebo používání rozhraní dotykové obrazovky. Podobně se mozek může naučit interpretovat nové typy senzorických informací, i když je dodáván neinvazivně pomocí například magnetických pulzů.
Nakonec věříme, že „ko-adaptivní“ obousměrný BCI, kde se elektronika učí s mozkem a během procesu učení neustále vrací do mozku, se může ukázat jako nezbytný krok k vybudování nervového můstku. Budování takových koadaptivních obousměrných BCI je cílem našeho centra.
Obdobně jsme nadšeni nedávnými úspěchy v cílené léčbě nemocí, jako je cukrovka pomocí „elektroceutik“ - experimentálních malých implantátů, které léčí nemoc bez drog přímým přenosem příkazů do vnitřních orgánů.
A vědci objevili nové způsoby, jak překonat elektrickou až biochemickou jazykovou bariéru. Například injektovatelná „neurální krajka“ se může ukázat jako slibný způsob, jak postupně umožnit neuronům růst vedle implantovaných elektrod, než je odmítnout. Flexibilní sondy na bázi nanočástic, flexibilní lešení leonů a rozhraní ze skelného uhlíku mohou také v budoucnu umožnit šťastnému soužití biologických a technologických počítačů v našem těle.
Od pomocného po augmentativní
Nový startup Elon Musk Neuralink má konečný cíl posílit lidi pomocí BCI, aby našim mozkům poskytl nohu v probíhajícím závodu na zbrojení mezi lidskou a umělou inteligencí. Doufá, že díky možnosti připojení k našim technologiím by lidský mozek mohl posílit své vlastní schopnosti - možná nám umožní vyhnout se potenciální dystopické budoucnosti, kde AI daleko překonala přirozené lidské schopnosti. Taková vize se jistě může zdát vzdálená nebo fantastická, ale my sami bychom neměli odmítat myšlenku pouze na podivnosti. Koneckonců, automobily s vlastním pohonem byly před deseti a půl lety zařazeny do oblasti sci-fi a nyní sdílejí naše silnice.
BCI se může lišit podle několika dimenzí: ať už je v kontaktu s periferním nervovým systémem (nerv) nebo s centrálním nervovým systémem (mozek), zda je invazivní nebo neinvazivní a zda pomáhá obnovit ztracenou funkci nebo zvyšuje schopnosti. (James Wu; upravené od Sakurambo, CC BY-SA) V blízké budoucnosti, když se rozhraní mozku a počítače přesouvají k obnově funkce u osob se zdravotním postižením k rozšiřování tělesně zdatných jedinců nad jejich lidskou kapacitu, musíme si být vědomi řady problémů souvisejících se souhlasem, soukromí, identitou, agenturou a nerovností. . V našem centru pracuje tým filozofů, kliniků a inženýrů aktivně na řešení těchto otázek etické, morální a sociální spravedlnosti a nabízí neuroetické pokyny, než bude pole příliš daleko dopředu.
Přímé připojení našich mozků k technologii může být v konečném důsledku přirozeným vývojem toho, jak se lidé v průběhu věků rozšířili o technologii, od používání kol k překonání našich bipedálních omezení, k vytváření poznámek na hliněných tabletách a papíru k rozšíření našich vzpomínek. Podobně jako dnešní počítače, chytré telefony a soupravy pro virtuální realitu budou i augmentativní BCI, když konečně dorazí na spotřebitelský trh, být vzrušující, frustrující, riskantní a zároveň plný slibů.
Tento článek byl původně publikován v The Conversation.
James Wu, Ph.D. Student v oboru bioinženýrství, výzkumný pracovník v Centru senzorického neuronového inženýrství, University of Washington
Rajesh PN Rao, profesor informatiky a inženýrství a ředitel Centra senzorického neuronového inženýrství, University of Washington
