Perlahan-lahan, banyak perkara baharu memasuki hidup kita. Perkembangan teknologi tidak berhenti, dan esok mungkin mungkin apa yang semalam tidak berani kita impikan. Antara muka neurokomputer (NCI) menjadikan hubungan sebenar antara otak manusia dan teknologi, interaksi separa mereka.
Apakah itu NCI?
NCI ialah sistem untuk bertukar maklumat antara otak manusia dan peranti elektronik. Pertukaran boleh menjadi dua hala, apabila impuls elektrik datang dari peranti ke otak dan sebaliknya, atau sehala, apabila hanya satu objek menerima maklumat. Dalam istilah yang lebih mudah, NCI ialah apa yang dipanggil "pengurusan kuasa pemikiran." Penemuan yang sangat penting, yang telah digunakan secara meluas dalam banyak bidang kehidupan.
Bagaimanakah NCI berfungsi?
Neuron otak menghantar maklumat antara satu sama lain menggunakan impuls elektrik. Ini adalah rangkaian yang sangat kompleks dan rumit yang belum dapat dianalisis sepenuhnya oleh saintis. Tetapi dengan bantuan NCI, ia menjadi mungkin untuk membaca sebahagian daripada maklumat impuls otak dan memindahkannya ke peranti elektronik. Mereka, seterusnya, boleh berubahdorongan untuk bertindak.
Sejarah belajar NCI
Adalah diperhatikan bahawa karya saintis Rusia IP Pavlov pada refleks terkondisi menjadi asas untuk pembangunan antara muka NC. Juga peranan penting dalam kajian NCI dimainkan oleh kerjanya sendiri mengenai peranan pengawalseliaan korteks serebrum. Penyelidikan IP Pavlov berlaku pada awal abad kedua puluh di Institut Perubatan Eksperimen di St. Petersburg. Kemudian, idea Pavlov ke arah antara muka NC telah dibangunkan oleh ahli fisiologi Soviet P. K. Anokhin dan ahli neurofisiologi Soviet dan Rusia N. P. Bekhtereva. Penyelidikan NCI global hanya bermula pada tahun 1970-an di Amerika Syarikat. Eksperimen telah dijalankan ke atas monyet, tikus dan haiwan lain. Dalam perjalanan penyelidikan, saintis yang bekerja dengan monyet eksperimen mendapati bahawa kawasan tertentu otak bertanggungjawab untuk pergerakan anggota badan mereka. Sejak penemuan ini, nasib NCI seterusnya telah dimeterai.
Electroencephalography (EEG)
Electroencephalography ialah kaedah membaca impuls elektronik otak dengan melekatkan elektrod secara tidak invasif pada kepala seseorang. Kaedah bukan invasif ialah kaedah di mana elektrod dilekatkan pada kepala seseorang atau haiwan, tanpa kemasukan langsung ke dalam korteks serebrum. Kaedah EEG muncul agak lama dahulu dan memberi sumbangan besar kepada pembangunan antara muka otak-komputer. Kaedah EEG masih digunakan hari ini kerana ia tidak mahal dan berkesan.
Peringkat NCI
Maklumat yang datang daripada otak manusia diprosesperanti elektronik dalam empat langkah:
- Terima isyarat.
- Prarawatan.
- Tafsiran dan klasifikasi data.
- Output data.
Peringkat pertama
Pada peringkat pertama, elektrod sama ada dimasukkan terus ke dalam korteks serebrum (kaedah invasif) atau dilekatkan pada permukaan kepala (kaedah bukan invasif). Proses membaca maklumat daripada sel otak bermula. Elektrod mengumpul data daripada sistem neuron individu yang bertanggungjawab untuk pelbagai tindakan.
Prarawatan
Pada peringkat kedua antara muka otak-komputer, isyarat yang diterima adalah pra-diproses. Peranti mengekstrak ciri isyarat untuk memudahkan komposisi data yang kompleks, menyingkirkan maklumat yang tidak diperlukan dan bunyi bising yang mengganggu isyarat otak yang jelas.
Peringkat ketiga
Pada peringkat ketiga antara muka NDT, maklumat ditafsirkan daripada impuls elektrik ke dalam kod digital. Ia menandakan tindakan, isyarat yang diberikan oleh otak. Kod yang terhasil kemudiannya dikelaskan.
Output data
Keluaran maklumat berlaku pada peringkat keempat. Data yang didigitalkan dikeluarkan kepada peranti yang disambungkan ke otak, yang melaksanakan perintah yang diberikan secara mental.
Neuroprostetik
Salah satu bidang utama pelaksanaan antara muka otak ialah perubatan. Prostesis saraf direka untuk memulihkan hubungan antara otak manusia dan tindakan organnya, untuk menggantikan organ yang rosak akibat penyakit atau kecederaan, dengan pemulihan seterusnya fungsi badan yang sihat. NCI boleh menjadi sangat baik untuk orang yang lumpuh atau kehilangan anggota badan. Dalam penggunaan prostesis saraf, prinsip operasi antara muka otak-komputer digunakan. Secara ringkasnya, seseorang dilengkapi dengan lengan atau kaki palsu, dari mana implan elektronik membawa kepada kawasan otak yang bertanggungjawab untuk pergerakan anggota badan ini. Neuroprostetik telah melepasi banyak ujian, tetapi kesukaran penggunaan massanya terletak pada fakta bahawa NCI tidak dapat membaca sepenuhnya isyarat otak, dan kawalan prostesis dalam kehidupan seharian di luar makmal adalah sukar. Beberapa tahun yang lalu, Rusia ingin mewujudkan pengeluaran neuroprostesis, tetapi setakat ini ini belum dilaksanakan.
Prostesis pendengaran
Jika anggota palsu masih belum muncul di pasaran besar-besaran, maka implan koklea (prostesis yang membantu memulihkan pendengaran) telah digunakan sejak sekian lama. Untuk menerimanya, pesakit mesti mempunyai tahap kehilangan pendengaran sensorineural yang ketara (iaitu, kehilangan pendengaran sedemikian di mana keupayaan alat bantuan pendengaran untuk menerima dan menganalisis bunyi terganggu). Pemulihan pendengaran dengan implan koklea digunakan apabila alat bantuan pendengaran konvensional tidak memberikan hasil yang diharapkan. Implan dimasukkan ke dalam alat telinga dan bahagian kepala yang bersebelahan akibat pembedahan. Seperti mana-mana antara muka mesin otak yang lain, implan koklea mesti sesuai sepenuhnya dengan pemakainya. Untuk mengetahui cara menggunakannya dan mula menganggap implan sebagai telinga baharu, pesakit perlu menjalani tempoh pemulihan yang panjang.
Masa depan NCI
Baru-baru ini, anda boleh mendengar dan membaca tentang kecerdasan buatan di mana-mana sahaja. Ini bermakna bahawa impian ramai orang menjadi kenyataan - tidak lama lagi otak kita akan memasuki simbiosis dengan teknologi. Tidak dinafikan, ini akan menjadi era baharu dalam pembangunan umat manusia. Tahap pengetahuan dan peluang baru. Terima kasih kepada antara muka otak-komputer, sejumlah besar penemuan baharu dan penting akan muncul dalam banyak bidang sains. Selain digunakan untuk tujuan perubatan, NCI sudah boleh menghubungkan pengguna ke peranti realiti maya. Seperti tetikus komputer maya, papan kekunci, watak dalam permainan realiti maya, dsb.
Pengurusan tanpa tangan
Tugas utama antara muka neurokomputer adalah untuk mencari kemungkinan mengawal peralatan tanpa bantuan otot. Penemuan di kawasan ini akan memberi lebih banyak peluang kepada penghidap lumpuh dalam pergerakan, pemanduan dan gajet. Kini NCI menggabungkan otak manusia dan kecerdasan buatan komputer dengan lancar. Ini menjadi mungkin berkat kajian mendalam tentang prinsip otak manusia. Atas dasar mereka, program disusun untuk NCI dan kecerdasan buatan berfungsi.
NTI dalam robotik
Memandangkan saintis mendapati bahawa bahagian otak tertentu bertanggungjawab untuk pergerakan otot, mereka segera mendapat idea bahawa otak manusia boleh mengawal bukan sahaja badannya sendiri, tetapi juga mengawal mesin humanoid. Banyak mesin robotik yang berbeza sedang dicipta sekarang. Termasuk humanoid. Robotik berusaha dalam kerja humanoid merekameniru perangai orang sebenar. Tetapi setakat ini, pengaturcaraan dan kecerdasan buatan mengatasi tugas ini sedikit lebih teruk daripada NCI. Menggunakan antara muka NC, anda boleh mengawal anggota robot dari jauh. Sebagai contoh, di tempat-tempat di mana akses manusia adalah mustahil. Atau dalam pekerjaan yang memerlukan ketepatan perhiasan.
NCI untuk lumpuh
Tidak dinafikan, yang paling dituntut ialah antara muka otak-komputer dalam perubatan. Mengawal lengan, kaki palsu, mengawal kerusi roda dengan minda anda, mengurus maklumat dalam telefon pintar, komputer tanpa tangan, dsb. Jika inovasi ini berlaku di mana-mana, taraf hidup orang yang pada masa ini terhad dalam keupayaan mereka untuk bergerak akan bertambah baik. Otak akan segera menghantar arahan ke peranti, memintas badan, yang akan membantu seseorang yang kurang upaya untuk menyesuaikan diri dengan lebih baik dengan persekitaran. Tetapi apabila mencuba neuroprostetik, pakar menghadapi beberapa masalah yang mereka tidak dapat mencari penyelesaian sehingga hari ini.
Kebaikan dan keburukan antara muka otak-komputer
Walaupun fakta bahawa terdapat banyak kelebihan menggunakan antara muka NC, terdapat juga kelemahan dalam penggunaannya. Satu kelebihan dalam pembangunan NCI dalam bidang perubatan adalah hakikat bahawa otak manusia (terutama korteksnya) menyesuaikan diri dengan baik terhadap perubahan, yang menyebabkan kemungkinan antara muka NCI hampir tidak terhad. Persoalannya hanya di sebalik pembangunan dan penemuan teknologi baharu. Tetapi terdapat beberapa masalah di sini.
Ketidakserasian tisu badan dengan peranti
Pertama, jika anda masukimplan dengan cara invasif (di dalam tisu), sangat sukar untuk mencapai keserasian penuh mereka dengan tisu pesakit. Bahan dan gentian yang mesti ditanam sepenuhnya ke dalam tisu organik hanya dicipta.
Teknik tidak sempurna berbanding otak
Kedua, elektrod masih jauh lebih mudah daripada neuron otak. Mereka masih belum dapat menghantar dan menerima semua maklumat yang boleh dikendalikan oleh sel saraf otak dengan mudah. Oleh itu, pergerakan anggota badan orang yang sihat adalah lebih cepat dan lebih tepat daripada pergerakan neuroprostesis, dan telinga yang sihat merasakan bunyi lebih jelas dan lebih betul daripada telinga dengan implan koklea. Jika otak kita tahu maklumat apa yang perlu ditapis dan apa yang perlu dipertimbangkan sebagai yang utama, maka dalam peranti dengan kecerdasan buatan ini dilakukan oleh algoritma tulisan manusia. Sehingga mereka boleh meniru algoritma kompleks otak manusia.
Terlalu banyak pembolehubah untuk dikawal
Sesetengah institut saintifik merancang dalam masa terdekat untuk mencipta bukan prostesis neuroprostesis yang berasingan pada kaki atau lengan, tetapi keseluruhan rangka luar untuk penghidap cerebral palsy. Dengan bentuk prostesis ini, exoskeleton mesti menerima maklumat bukan sahaja dari otak, tetapi juga dari saraf tunjang. Dengan peranti sedemikian, disambungkan ke semua ujung saraf penting badan, seseorang boleh dipanggil cyborg sebenar. Memakai exoskeleton akan membolehkan orang yang lumpuh sepenuhnya mendapat semula keupayaan untuk bergerak. Tetapi masalahnya ialah pelaksanaan gerakan itu bukan semua yang diperlukan daripada NCI. Exoskeletonmesti juga mengambil kira keseimbangan, koordinasi pergerakan, orientasi dalam ruang. Walaupun tugas melaksanakan semua arahan ini secara serentak adalah sukar.
Ketakutan orang ramai terhadap yang baharu
Kaedah penempatan implan bukan invasif berkesan dalam keadaan makmal, tetapi dalam kehidupan biasa kaedah ini tidak mungkin memenuhi jangkaan yang diletakkan padanya. Hubungan dengan sambungan sedemikian adalah lemah, ia digunakan terutamanya untuk membaca isyarat. Oleh itu, dalam bidang perubatan dan dalam neuroprostetik, sebagai peraturan, mereka menggunakan kaedah pembedahan untuk memasukkan elektrod ke dalam badan. Tetapi beberapa orang akan bersetuju untuk menggabungkan badan mereka dan teknik yang tidak diketahui. Setelah mendengar tentang terminator dan cyborg daripada filem Hollywood, orang ramai takut dengan kemajuan dan inovasi, terutamanya apabila mereka membimbangkan seseorang secara langsung.
