Agy-gép interfészek: mik ezek és hogyan működnek?

Képzeld el, ha egyedül az elméd segítségével irányíthatnál egy robotot vagy videojátékot. Sci-fi-nek hangzik, de pontosan erre használják az agy-gép interfészeket (BMI). A szórakoztatástól az orvostudományig terjedő alkalmazásokkal a BMI -k megváltoztatják a technika világát, ahogy ismerjük. De mik is ők pontosan? És hogyan működnek?

Ez a cikk mindenre kiterjed az agy-gép interfészekkel kapcsolatban, beleértve a jelenlegi példákat, azok működését és a BMI-k felhasználását a jövőben.

Mi az agy-gép interfész?

Az agy-gép interfészek (BMI-k), más néven agy-számítógép interfészek, olyan eszközök, amelyek áthidalják az agyat és egy külső eszköz. Tudják olvasni az emberi agyi tevékenységet, és közvetlenül közölni tudják ezt az információt egy számítógépes rendszerrel. Például a BMI segíthet a betegnek egy robotprotézis irányításában. Vagy lehetővé teheti a felhasználó számára, hogy csak gondolatait használva írjon be egy szövegszerkesztőbe.

A BMI lehet invazív vagy nem invazív. Az invazív BMI sebészeti beavatkozást igényel, és általában magában foglalja az elektródák közvetlen elhelyezését a fejbőr alatt, hogy pontosabban közölje az agy jeleit. Másrészt a nem invazív BMI-ket műtét nélkül helyezik a fejre, és leolvassák az agy elektromos aktivitását. A hátránya, hogy ennek a tevékenységnek a nagy részét a koponya csillapítja, így a nem invazív BMI-k gyakran kevésbé erősek.

Hogyan működnek az agy-gép interfészek?

Amikor gondolkodunk, agyunk elektromos jeleket állít elő az agysejteken (neuronok). Ezeket az elektromos jeleket orvosi eszközök vehetik fel és értelmezhetik, sőt, ezt évtizedek óta teszik az agyi állapotok diagnosztizálására.

Ennek két módszerét nevezik elektroencefalográfiának (EEG) és elektromiográfiának (EMG). Az EEG az agyból érkező elektromos jeleket, míg az EMG az izmokból származó jeleket értelmezi.

Az agy állapotának diagnosztizálásához az EEG és az EMG leolvasását összehasonlítják a "normál" agyi aktivitással, és a betegségállapotok az agy elektromos aktivitásának sajátos mintáit idézik elő. Most azonban még tovább tudunk lépni.

A közelmúltban elért eredmények azt jelentik, hogy több információt nyerhetünk az agy tevékenységéből, beleértve az érzelmi állapotokat, azt, hogy milyen mozdulatokat vagy cselekvéseket fogunk végrehajtani, sőt bizonyos gondolatokat is.

A gépi tanulási algoritmusok képesek meghatározni, hogy ezek az állapotok hogyan néznek ki (elektromos aktivitásukat tekintve). Ezek az algoritmusok ellenőrzött kísérletekből származó EEG és EMG adatokat tartalmaznak, és felfedezik az agyi aktivitás mintáit. Az agytevékenységet ezután valós időben monitorozzák és elemzik, hogy meghatározzák a konkrét mentális állapotokat vagy cselekvéseket (például "mozogj balra").

A BMI aktuális példái

Számos jelenlegi példa létezik a BMI -re, amelyek közül sok nagyjából különbözik egymástól. Mivel hatalmas potenciál rejlik abban, ami a BMI -knél lehetséges, sok egyidejűleg teljesen különböző területeken készül. Egyes BMI -ket elsősorban orvosi célokra használnak, a fogyatékkal élők újbóli járására, vagy az eszközök kéz nélküli kezelésére. Másokat játékra és szabadidős tevékenységekre terveztek.

Cochleáris implantátumok

A cochleáris implantátumokat nem sokan fontolják meg a BMI -k megemlítésekor, de valójában az egyik első technológia, amely összekapcsolta a felhasználó agyát a géppel. Úgy működnek, hogy visszaadják a hangérzetet azoknak, akik süketek vagy süketek. Az implantátumot sebészeti úton helyezik a felhasználó bőre alá, mikrofont használva veszi fel a környező hangokat, majd növeli és továbbítja a hangot elektromos impulzusokon keresztül a felhasználó agyába.

múzsa

múzsa egy "érzékelő fejpánt", amely érzékeli a viselő érzelmi állapotát. Az induló cégnek olyan programjai vannak, amelyek az alkalmazottak egészségére összpontosítanak. A munkavállaló hordja a fejpántot, és a fejpánt visszajelzései alapján kezelheti stresszszintjét és termelékenységét.

Drone Control

Egészen 2015 -ig a Floridai Egyetem kutatói kifejlesztettek egy BMI fejpántot, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy irányítsa a drónt irányított módon, csak az elméjével.

Gyógyítható

2017 -ben Gyógyítható kiadott egy koncepció-igazoló játékot, amely egy BMI-vezérelt menekülési szoba volt. A játékosok VR fejhallgatót vettek fel, és csak gondolataikkal menekültek ki a szobából. Fenntartható tervek olyan termékek kifejlesztésére, amelyek lehetővé teszik az okostelefon vezérlését (például a dalok kihagyását vagy szüneteltetését) az elmén keresztül.

Elon Musk híres cége Neuralink egy példa az invazív BMI -re. A sebészeti beültetésű "szálakat" felhasználva a Neuralink célja az agy és a számítógép összekapcsolása ultra-nagy sávszélességgel. A Neuralink végső célja, hogy segítsen az embereknek megelőzni a hagyományos mesterséges intelligencia rendszereket. A Neuralinket már tesztelték (híresen) egy majom betegnél, és a majom képes volt rá Játssz Pongot pusztán gondolkodással.

A jelenleg fejlesztés alatt álló BMI-k további példái közé tartozik a Kernel, a NextMind, a Neurosity és a Nectome.

Mire használják a BMI -ket a jövőben?

A BMI egyik alkalmazása, hogy visszajelzést ad a felhasználónak a mentális állapotáról. Például a BMI nagyfokú álmosságot vagy figyelmetlenséget észlelhet, és figyelmeztetést adhat magas kockázatú környezetben, például vezetés vagy veszélyes gépek használata esetén. A BMI -t az érzelmek szabályozására vagy akár a fájdalom csökkentésére is fel lehet használni, aminek számos lehetséges felhasználása van a hadsereg számára.

A BMI -k is rendelkeznek tucatnyi lehetséges alkalmazás az orvostudományban. Például felhasználhatók amputáltaknál a fejlett protézisek ellenőrzésére vagy olyan neurológiai állapotok kezelésére, mint az Alzheimer -kór vagy a Parkinson -kór.

A fogyasztói térben a BMI -ket számtalan dologra lehetne használni. A felhasználók az eszükkel irányíthatják okos otthonukat, be- és kikapcsolhatják a lámpákat, csatornákat válthatnak, vagy akár automatikusan létrehozhatnak lejátszási listákat a hangulatuk alapján. Kétségtelen, hogy hatalmas tér lesz a BMI -k számára a virtuális valóságban és más játékokban, ahol a kontrollerek használata az egyik végső akadály a teljes elmélyülés előtt.

BMI: Mind Control

Az agy-gép interfészek kétségkívül a jövőben is létezni fognak, többé-kevésbé pontosan úgy, ahogy a sci-fi filmekben ábrázolják. Valójában sok már kereskedelmi forgalomban kapható, amelyek olyan képességekkel rendelkeznek, amelyek messze kiterjeszthetik az emberi agyat. Egy napon már nem kell gombokat nyomnia vagy parancsokat begépelnie. Bemehetsz a házadba, fel- és lekapcsolhatod a lámpákat, és játszhatsz a virtuális valóságban, anélkül, hogy kezet használnál.

Amikor a technika találkozik a biológiával: 6 orvosi technológia, amely alakítja az egészségügy jövőjét

Lenyűgözni fog néhány olyan életmentő technológia, amely hamarosan eléri a helyi egészségügyi intézményeket.

Olvassa tovább

A szerzőről