Постепенно много нови неща навлизат в живота ни. Развитието на технологиите не стои на едно място и утре може да е възможно това, за което вчера не смеехме да мечтаем. Неврокомпютърният интерфейс (NCI) прави реална връзката между човешкия мозък и технологията, тяхното частично взаимодействие.
Какво е NCI?
NCI е система за обмен на информация между човешкия мозък и електронно устройство. Обменът може да бъде двупосочен, когато електрически импулси идват от устройството към мозъка и обратно, или еднопосочен, когато само един обект получава информация. По-просто казано, NCI е това, което се нарича "управление на силата на мисълта". Много важно откритие, което вече се използва широко в много области на живота.
Как работи NCI?
Невроните на мозъка предават информация един на друг с помощта на електрически импулси. Това е много сложна и сложна мрежа, която учените все още не могат напълно да анализират. Но с помощта на NCI стана възможно да се прочете част от информацията от мозъчните импулси и да се прехвърли на електронни устройства. Те от своя страна могат да се трансформиратимпулси в действие.
История на изучаване на NCI
Заслужава да се отбележи, че трудовете на руския учен И. П. Павлов върху условните рефлекси станаха основа за разработването на NC интерфейса. Също така важна роля в изследването на NCI изигра собствената му работа върху регулаторната роля на мозъчната кора. Изследванията на И. П. Павлов се провеждат в началото на ХХ век в Института по експериментална медицина в Санкт Петербург. По-късно идеите на Павлов в посока на интерфейса NC са разработени от съветския физиолог П. К. Анохин и съветския и руския неврофизиолог Н. П. Бехтерева. Глобалните изследвания на NCI започват едва през 70-те години на миналия век в Съединените щати. Експерименти са проведени върху маймуни, плъхове и други животни. В хода на изследванията учени, работещи с експериментални маймуни, установиха, че определени области на мозъка са отговорни за движенията на техните крайници. След това откритие последващата съдба на NCI е запечатана.
Електроенцефалография (ЕЕГ)
Електроенцефалографията е метод за разчитане на електронните импулси на мозъка чрез неинвазивно прикрепване на електроди към главата на човек. Неинвазивен метод е метод, при който електродите се прикрепят към главата на човек или животно, без директно вкарване в мозъчната кора. Методът ЕЕГ се появи сравнително отдавна и има голям принос за развитието на интерфейса мозък-компютър. Методът на ЕЕГ се използва и днес, защото е евтин и ефективен.
Етапи на NCI
Обработва се информация, идваща от човешкия мозъкелектронно устройство в четири стъпки:
- Получаване на сигнал.
- Предварително третиране.
- Интерпретация и класификация на данните.
- Извеждане на данни.
Първи етап
В първия етап електродите се вкарват директно в мозъчната кора (инвазивен метод) или се прикрепват към повърхността на главата (неинвазивен метод). Започва процесът на четене на информация от мозъчните клетки. Електродите събират данни от отделни системи от неврони, отговорни за различни действия.
Предварителна обработка
На втория етап на интерфейса мозък-компютър, получените сигнали се обработват предварително. Устройството извлича характеристики на сигнала, за да опрости сложната композиция от данни, да премахне ненужната информация и шум, който пречи на ясни мозъчни сигнали.
Трети етап
На третия етап на NDT интерфейса информацията се интерпретира от електрически импулси в цифров код. Означава действие, сигнал, на който мозъкът е подал. След това получените кодове се класифицират.
Изход на данни
Извеждането на информация се извършва на четвъртия етап. Дигитализираните данни се извеждат към устройство, свързано с мозъка, което изпълнява умствено дадена команда.
Невропротези
Една от основните области на прилагане на мозъчния интерфейс е медицината. Невронните протези са предназначени за възстановяване на връзката между човешкия мозък и действието на неговите органи, за заместване на органи, увредени от заболяване или нараняване, с последващо възстановяване на функциите на здраво тяло. NCI може да бъде особено добър за хора с парализа или загуба на крайници. При използването на невронни протези се използва принципът на действие на интерфейса мозък-компютър. Казано много просто, човек е снабден с протези за ръце или крака, от които електронните импланти водят до областта на мозъка, отговорна за движението на този крайник. Невропротезите са преминали много тестове, но трудността при масовото му използване се крие във факта, че NCI не може да разчете напълно мозъчните сигнали, а контролът на протезите в ежедневието извън лабораторията е труден. Преди няколко години Русия искаше да създаде производство на невропротези, но досега това не беше реализирано.
Слухови протези
Ако протезните крайници все още не са се появили на масовия пазар, значи кохлеарният имплант (протеза, която помага за възстановяване на слуха) се използва от дълго време. За да го получи, пациентът трябва да има изразена степен на сензорна загуба на слуха (тоест такава загуба на слуха, при която е нарушена способността на слуховия апарат да приема и анализира звуци). Възстановяването на слуха с кохлеарен имплант се използва, когато конвенционалният слухов апарат не дава очакваните резултати. Имплантът се имплантира в ушния апарат и прилежащата част на главата в резултат на хирургична операция. Както всеки друг интерфейс мозък-машина, кохлеарният имплант трябва да пасва напълно на потребителя. За да се научи как да го използва и да започне да възприема импланта като ново ухо, пациентът трябва да премине дълъг курс на рехабилитация.
Бъдещето на NCI
Напоследък можете да чувате и четете за изкуствен интелект навсякъде. Това означава, че мечтата на много хора се сбъдва – скоро мозъкът ни ще влезе в симбиоза с технологиите. Несъмнено това ще бъде нова ера в развитието на човечеството. Ново ниво на знания и възможности. Благодарение на интерфейса мозък-компютър ще се появят голям брой нови и важни открития в много области на науката. Освен че се използва за медицински цели, NCI вече може да свърже потребителя с устройства за виртуална реалност. Като виртуална компютърна мишка, клавиатура, герои във виртуална реалност и др.
Управление без ръце
Основната задача на неврокомпютърния интерфейс е да намери възможността за управление на оборудването без помощта на мускули. Откритията в тази област ще дадат на хората с парализа повече възможности за движение, шофиране и джаджи. Вече NCI безпроблемно съчетава човешкия мозък и компютърния изкуствен интелект. Това стана възможно благодарение на задълбочено изследване на принципите на човешкия мозък. На тяхна база се съставят програми, върху които работят NCI и изкуствен интелект.
NTI в роботиката
Тъй като учените откриха, че определени области на мозъка са отговорни за движението на мускулите, те веднага си представиха, че човешкият мозък може да контролира не само собственото си тяло, но и да управлява хуманоидна машина. В момента се създават много различни роботизирани машини. Включително хуманоиди. Роботиците се стремят в своите хуманоидни произведенияимитират поведението на реални хора. Но досега програмирането и изкуственият интелект се справят с тази задача малко по-зле от NCI. С помощта на NC интерфейса можете да управлявате роботизирани крайници от разстояние. Например на места, където човешкият достъп е невъзможен. Или в работни места, изискващи прецизност на бижутата.
NCI за парализа
Несъмнено най-търсеният е интерфейсът мозък-компютър в медицината. Контролиране на протезни ръце, крака, управление на инвалидна количка с ума си, управление на информация в смартфони, компютри без ръце и т. н. Ако тези иновации станат повсеместни, стандартът на живот на хората, които в момента са ограничени в способността си да се движат, ще се подобри. Мозъкът незабавно ще предава команди на устройства, заобикаляйки тялото, което ще помогне на човек с увреждане да се адаптира по-добре към околната среда. Но когато опитват невропротезиране, специалистите се сблъскват с някои проблеми, които не могат да намерят решения и до днес.
Плюсове и минуси на интерфейса мозък-компютър
Въпреки факта, че има много предимства при използването на NC интерфейс, има и недостатъци при използването му. Предимство в развитието на NCI в медицината е фактът, че човешкият мозък (особено неговата кора) се адаптира много добре към промените, поради което възможностите на NCI интерфейса са почти неограничени. Въпросът е само зад развитието и откриването на нови технологии. Но тук има някои проблеми.
Несъвместимост на телесните тъкани с устройства
Първо, ако влезетеимпланти по инвазивен начин (вътре в тъканите), е много трудно да се постигне пълната им съвместимост с тъканите на пациента. Тези материали и влакна, които трябва да бъдат напълно имплантирани в органичната тъкан, се създават само.
Несъвършена техника в сравнение с мозъка
Второ, електродите все още са много по-прости от мозъчните неврони. Те все още не са в състояние да предават и получават цялата информация, с която нервните клетки на мозъка могат да се справят с лекота. Следователно движението на крайниците на здравия човек е много по-бързо и по-точно от движението на невропротезите, а здравото ухо възприема звуците по-ясно и по-правилно от ухо с кохлеарен имплант. Ако мозъкът ни знае каква информация да филтрира и коя да счита за основна, то в устройствата с изкуствен интелект това се прави от написани от човека алгоритми. Докато успеят да възпроизведат сложните алгоритми на човешкия мозък.
Твърде много променливи за контрол
Някои научни институти планират в близко бъдеще да създадат не отделна невропротеза на крак или ръка, а цял екзоскелет за хора с церебрална парализа. При тази форма на протеза екзоскелетът трябва да получава информация не само от мозъка, но и от гръбначния мозък. С такова устройство, свързано с всички важни нервни окончания на тялото, човек може да се нарече истински киборг. Носенето на екзоскелет ще позволи на напълно парализиран човек да си върне способността да се движи. Но проблемът е, че изпълнението на движението не е всичко, което се изисква от NCI. Екзоскелеттрябва също да се вземат предвид баланса, координацията на движенията, ориентацията в пространството. Докато задачата за едновременно изпълнение на всички тези команди е трудна.
Страхът на хората от новото
Неинвазивният метод за поставяне на импланти е ефективен в лабораторни условия, но в обикновения живот е малко вероятно този метод да отговори на очакванията, поставени пред него. Контактът с такава връзка е слаб, използва се главно за четене на сигнали. Ето защо, в медицината и в невропротезирането, като правило, те използват хирургичния метод за въвеждане на електроди в тялото. Но малко хора ще се съгласят да комбинират своето тяло и непозната техника. След като са чули за терминаторите и киборгите от холивудските филми, хората се страхуват от прогреса и иновациите, особено когато те засягат пряко човек.
