Sama seperti orang-orang Yunani kuno yang fantasi tentang penerbangan yang melonjak, impian imaginasi hari ini memikirkan minda dan mesin sebagai remedi kepada masalah kematian manusia. Bolehkah minda menyambung secara langsung dengan kecerdasan buatan, robot dan minda yang lain melalui teknologi antara muka komputer otak (BCI) untuk mengatasi batasan manusia?
Kandungan Terkait
- Bagaimana Mesin Menambah Pertama di Amerika Disambungkan ke 'Makan Siang Naked'
Selama 50 tahun yang lalu, para penyelidik di makmal universiti dan syarikat di seluruh dunia telah membuat kemajuan yang mengagumkan ke arah mencapai visi tersebut. Baru-baru ini, usahawan yang berjaya seperti Elon Musk (Neuralink) dan Bryan Johnson (Kernel) telah mengumumkan permulaan baru yang berusaha meningkatkan keupayaan manusia melalui interfacing otak.
Sejauh mana kita benar-benar berjaya menghubungkan otak kita dengan teknologi kita? Dan apa implikasi yang akan berlaku apabila minda kita dipasang?
Asal: Pemulihan dan pemulihan
Eb Fetz, seorang penyelidik di sini di Pusat Kejuruteraan Neural Sensorimotor (CSNE), merupakan salah satu perintis terawal untuk menghubungkan mesin ke minda. Pada tahun 1969, sebelum ada komputer peribadi, dia menunjukkan bahawa monyet dapat menguatkan isyarat otak mereka untuk mengawal jarum yang bergerak pada dail.
Kebanyakan kerja-kerja terkini mengenai BCI bertujuan untuk meningkatkan kualiti hidup orang yang lumpuh atau mempunyai kecacatan motor yang teruk. Anda mungkin pernah melihat beberapa pencapaian baru-baru ini dalam berita: Peneliti University of Pittsburgh menggunakan isyarat yang dirakam di dalam otak untuk mengawal lengan robot. Penyelidik Stanford boleh mengeluarkan niat pergerakan pesakit lumpuh dari isyarat otak mereka, membolehkan mereka menggunakan tablet tanpa wayar.
Begitu juga, beberapa sensasi maya yang terhad dapat dihantar kembali ke otak, dengan menyampaikan arus elektrik di dalam otak atau ke permukaan otak.
Bagaimana pula dengan deria penglihatan dan bunyi utama kita? Versi awal mata bionik untuk orang yang mengalami masalah penglihatan yang teruk telah dikerahkan secara komersil, dan versi yang lebih baik sedang menjalani ujian manusia sekarang. Implan koklea, sebaliknya, telah menjadi salah satu implan bionik yang paling berjaya dan paling umum - lebih 300, 000 pengguna di seluruh dunia menggunakan implan untuk didengar.
Satu antara muka komputer otak dua arah (BBCI) boleh mencatatkan kedua-dua isyarat dari otak dan menghantar maklumat kembali ke otak melalui rangsangan. (Pusat Kejuruteraan Neural Sensorimotor (CSNE), CC BY-ND) BCI yang paling canggih adalah "bi-directional" BCIs (BBCIs), yang boleh merakam dan merangsang sistem saraf. Di pusat kami, kami menjelajah BBCI sebagai alat pemulihan baru radikal untuk kecederaan strok dan saraf tunjang. Kami telah menunjukkan bahawa BBCI boleh digunakan untuk mengukuhkan hubungan antara dua kawasan otak atau antara otak dan saraf tunjang, dan mencari maklumat di sekeliling kawasan kecederaan untuk menghidupkan semula anggota lumpuh.
Dengan semua kejayaan ini setakat ini, anda mungkin berfikir bahawa antara muka komputer otak bersedia untuk menjadi alat pengguna mesti ada.
Masih hari-hari awal
Satu grid electrocorticography, yang digunakan untuk mengesan perubahan elektrik pada permukaan otak, sedang diuji untuk ciri-ciri elektrik. (Pusat Kejuruteraan Neural Sensorimotor, CC BY-ND) Tetapi melihat dengan teliti beberapa demonstrasi BCI semasa mendedahkan kita masih mempunyai cara untuk pergi: Apabila BCI menghasilkan pergerakan, mereka lebih perlahan, kurang tepat dan kurang kompleks daripada orang yang mampu bertubi-tubi dengan mudah setiap hari dengan anggota badan mereka. Mata bionik menawarkan visi resolusi rendah; implan koklea boleh secara elektronik membawa maklumat pertuturan terhad, tetapi memutarbelitkan pengalaman muzik. Dan untuk membuat semua teknologi ini berfungsi, elektrod perlu ditanam secara surgikal - prospek yang kebanyakan orang hari ini tidak akan dipertimbangkan.
Tidak semua BCI, bagaimanapun, adalah invasif. BCI yang tidak membahayakan yang tidak memerlukan pembedahan wujud; mereka biasanya berdasarkan rakaman elektrik (EEG) dari kulit kepala dan telah digunakan untuk menunjukkan kawalan kursor, kerusi roda, senjata robot, drone, robot humanoid dan juga komunikasi otak-ke-otak.
Tetapi semua demo ini berada di dalam makmal - di mana bilik-bilik tenang, subjek ujian tidak terganggu, persediaan teknikal adalah panjang dan sistematik, dan eksperimen hanya berlangsung lama untuk menunjukkan bahawa konsep mungkin. Ia terbukti sangat sukar untuk menjadikan sistem ini pantas dan cukup kuat untuk digunakan secara praktikal di dunia nyata.
Walaupun dengan elektrod yang ditanam, masalah lain dengan cuba membaca minda timbul dari bagaimana otak kita tersusun. Kita tahu bahawa setiap neuron dan ribuan jirannya yang tersambung membentuk rangkaian yang tidak dapat dibayangkan dan sentiasa berubah. Apa yang dimaksudkan dengan ini untuk ahli neuroengineers?
Bayangkan anda cuba memahami perbualan di antara sekumpulan teman rapat tentang subjek rumit, tetapi anda dibenarkan mendengar hanya satu orang sahaja. Anda mungkin dapat mengetahui topik yang sangat kasar tentang apa perbualan itu, tetapi pasti tidak semua perincian dan nuansa keseluruhan perbincangan. Kerana walaupun implan terbaik kami hanya membenarkan kami mendengar beberapa tampalan kecil otak pada satu masa, kami boleh melakukan beberapa perkara yang mengagumkan, tetapi kami tidak dapat memahami perbualan penuh.
Terdapat juga apa yang kita fikirkan sebagai penghalang bahasa. Neuron berkomunikasi antara satu sama lain melalui interaksi kompleks isyarat elektrik dan tindak balas kimia. Ini bahasa elektro-kimia asli boleh ditafsirkan dengan litar elektrik, tetapi tidak mudah. Begitu juga, apabila kita bercakap kembali ke otak menggunakan stimulasi elektrik, ia adalah dengan "aksen" elektrik yang berat. Ini menjadikan sukar bagi neuron untuk memahami apa yang rangsangan cuba menyampaikan di tengah-tengah semua aktiviti saraf yang berterusan.
Akhirnya, terdapat masalah kerosakan. Tisu otak lembut dan fleksibel, manakala kebanyakan bahan elektrik konduktif kami - wayar yang menyambung ke tisu otak - cenderung sangat tegar. Ini bermakna bahawa elektronik yang diimplan sering menyebabkan kerosakan parut dan reaksi imun yang bermakna implan akan hilang keberkesanan dari masa ke masa. Serat dan susunan biokompatibel fleksibel akhirnya dapat membantu dalam hal ini.
Bersama-sama, bersekedudukan
Walaupun semua cabaran ini, kami optimis mengenai masa depan bionik kami. BCI tidak perlu sempurna. Otak itu sangat menyesuaikan diri dan mampu belajar menggunakan BCI dengan cara yang sama seperti bagaimana kita mempelajari kemahiran baru seperti memandu kereta atau menggunakan antara muka skrin sentuh. Begitu juga, otak dapat belajar menafsirkan jenis maklumat deria baru walaupun ia disampaikan secara tidak sengaja menggunakan, sebagai contoh, denyutan magnetik.
Pada akhirnya, kami percaya BCI bidirectional "bersesuaian" bersama, di mana elektronik belajar dengan otak dan ceramah kembali ke otak secara berterusan semasa proses pembelajaran, mungkin menjadi langkah penting untuk membina jembatan neural. Membina BCI bidirectional yang bersesuaian adalah matlamat pusat kami.
Kami juga teruja dengan kejayaan baru-baru ini dalam rawatan sasaran penyakit seperti kencing manis menggunakan "elektroseutikal" - implan kecil percubaan yang merawat penyakit tanpa ubat dengan berkomunikasi langsung ke organ dalaman.
Dan penyelidik telah menemui cara baru untuk mengatasi halangan bahasa elektrik-ke-biokimia. Contohnya "renda saraf", misalnya, mungkin menjadi cara yang menjanjikan untuk secara beransur-ansur membenarkan neuron tumbuh bersama-sama dengan elektrod yang ditanam dan bukannya menolaknya. Probe berasaskan nanowire yang fleksibel, perancah neuron fleksibel dan antara muka karbon berkelas juga boleh membenarkan komputer biologi dan teknologi untuk hidup bersama dengan badan kita di masa depan.
Dari bantuan untuk menambah
Elon Musk baru memulakan Neuralink mempunyai matlamat utama yang dinyatakan untuk meningkatkan manusia dengan BCI untuk memberikan otak kita ke atas dalam perlumbaan senjata yang sedang berlangsung antara kecerdasan buatan manusia dan buatan. Beliau berharap bahawa dengan keupayaan untuk menyambung ke teknologi kami, otak manusia dapat meningkatkan keupayaannya sendiri - mungkin membenarkan kita untuk mengelakkan masa depan yang berpotensi dystopian di mana AI jauh melampaui keupayaan manusia semulajadi. Visi sememangnya pastinya kelihatan jauh atau tidak wajar, tetapi kita tidak sepatutnya mengabaikan idea tentang keanehan sahaja. Lagipun, kereta memandu sendiri diturunkan ke fiksyen sains walaupun satu dekad dan setengah lalu - dan kini berkongsi jalan kami.
A BCI boleh berbeza-beza mengikut pelbagai dimensi: sama ada ia menyambung dengan sistem saraf periferal (saraf) atau sistem saraf pusat (otak), sama ada invasif atau noninvasive dan sama ada ia membantu memulihkan fungsi yang hilang atau meningkatkan keupayaan. (James Wu; disesuaikan daripada Sakurambo, CC BY-SA) Dalam masa depan yang lebih dekat, sebagai antara muka otak komputer bergerak melangkaui fungsi pemulihan di kalangan orang kurang upaya untuk menambah individu bertenaga di luar kapasiti manusia, kita perlu menyedari tentang pelbagai isu berkaitan persetujuan, privasi, identiti, agensi dan ketidaksamaan . Di tengah-tengah kami, satu pasukan ahli falsafah, doktor dan jurutera bekerja secara aktif untuk menangani isu-isu keadilan etika, moral dan sosial ini dan menawarkan garis panduan neuroethical sebelum lapangan berlangsung jauh.
Menghubungkan otak kita secara langsung kepada teknologi mungkin akhirnya menjadi perkembangan semula jadi bagaimana manusia dapat meningkatkan diri mereka dengan teknologi selama berabad-abad, dari menggunakan roda untuk mengatasi batasan bipedal kita untuk membuat notasi pada tablet tanah dan kertas untuk menambah kenangan kita. Sama seperti komputer, telefon pintar dan alat dengar realiti maya hari ini, BCI yang bertambah, apabila mereka akhirnya tiba di pasaran pengguna, akan menggembirakan, mengecewakan, berisiko dan, pada masa yang sama, penuh dengan janji.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
James Wu, Ph.D. Pelajar dalam Bioengineering, Penyelidik di Pusat Kejuruteraan Neural Sensorimotor, Universiti Washington
Rajesh PN Rao, Profesor Sains Komputer dan Kejuruteraan dan Pengarah Pusat Kejuruteraan Neural Sensorimotor, Universiti Washington
