Yavaş yavaş hayatımıza birçok yeni şey giriyor. Teknolojinin gelişimi durmuyor ve yarın hayal etmeye cesaret edemediğimiz şeyler yarın mümkün olabilir. Nörobilgisayar arayüzü (NCI), insan beyni ve teknoloji arasındaki bağlantıyı, onların kısmi etkileşimini gerçek kılar.
NCI nedir?
NCI, insan beyni ve bir elektronik cihaz arasında bilgi alışverişi için bir sistemdir. Değişim, elektriksel uyarılar cihazdan beyne geldiğinde ve tam tersi olduğunda iki yönlü veya yalnızca bir nesne bilgi aldığında tek yönlü olabilir. Daha basit bir ifadeyle, NCI, "düşünce gücünün yönetimi" olarak adlandırılan şeydir. Hayatın birçok alanında halihazırda yaygın olarak kullanılan çok önemli bir keşif.
NCI nasıl çalışır?
Beynin nöronları, elektriksel uyarıları kullanarak bilgileri birbirlerine iletir. Bu, bilim adamlarının henüz tam olarak analiz edemeyecekleri çok karmaşık ve karmaşık bir ağdır. Ancak NCI'nin yardımıyla beyin impulslarının bilgilerinin bir kısmını okumak ve elektronik cihazlara aktarmak mümkün oldu. Onlar da dönüşebilirharekete geçirir.
NCI eğitiminin tarihi
Rus bilim adamı IP Pavlov'un koşullu refleksler üzerindeki çalışmalarının, NC arayüzünün geliştirilmesinin temeli haline gelmesi dikkat çekicidir. Ayrıca NCI çalışmasında önemli bir rol, serebral korteksin düzenleyici rolü üzerine kendi çalışması tarafından oynandı. IP Pavlov'un araştırması yirminci yüzyılın başında St. Petersburg'daki Deneysel Tıp Enstitüsünde gerçekleşti. Daha sonra Pavlov'un NC arayüzü yönündeki fikirleri Sovyet fizyolog P. K. Anokhin ve Sovyet ve Rus nörofizyolog N. P. Bekhtereva tarafından geliştirildi. Küresel NCI araştırması yalnızca 1970'lerde Amerika Birleşik Devletleri'nde başladı. Maymunlar, sıçanlar ve diğer hayvanlar üzerinde deneyler yapıldı. Araştırma sırasında, deneysel maymunlarla çalışan bilim adamları, beynin belirli bölgelerinin uzuvlarının hareketlerinden sorumlu olduğunu keşfettiler. Bu keşiften bu yana, NCI'nin sonraki kaderi mühürlendi.
Elektroensefalografi (EEG)
Elektroensefalografi, elektrotları bir kişinin kafasına invazif olmayan bir şekilde bağlayarak beynin elektronik impulslarını okuma yöntemidir. İnvaziv olmayan bir yöntem, elektrotların bir kişinin veya hayvanın kafasına, beyin korteksine doğrudan girmeden takıldığı bir yöntemdir. EEG yöntemi nispeten uzun zaman önce ortaya çıktı ve beyin-bilgisayar arayüzünün gelişimine büyük katkı sağladı. EEG yöntemi ucuz ve etkili olduğu için günümüzde hala kullanılmaktadır.
NCI'nin Aşamaları
İnsan beyninden gelen bilgiler işlenirdört adımda elektronik cihaz:
- Sinyal al.
- Ön işlem.
- Verilerin yorumlanması ve sınıflandırılması.
- Veri çıkışı.
İlk aşama
İlk aşamada, elektrotlar ya doğrudan serebral kortekse yerleştirilir (invaziv yöntem) ya da başın yüzeyine yapıştırılır (invaziv olmayan yöntem). Beyin hücrelerinden bilgi okuma süreci başlar. Elektrotlar, çeşitli eylemlerden sorumlu bireysel nöron sistemlerinden veri toplar.
Ön tedavi
Beyin-bilgisayar arayüzünün ikinci aşamasında, alınan sinyaller ön işleme tabi tutulur. Cihaz, verilerin karmaşık bileşimini basitleştirmek, gereksiz bilgileri ve net beyin sinyallerini engelleyen gürültüyü ayıklamak için sinyal özelliklerini çıkarır.
Üçüncü aşama
NDT arayüzünün üçüncü aşamasında, bilgi elektriksel darbelerden dijital bir koda yorumlanır. Bir eylemi, beynin verdiği bir sinyali ifade eder. Elde edilen kodlar daha sonra sınıflandırılır.
Veri çıkışı
Bilgi çıkışı dördüncü aşamada gerçekleşir. Sayısallaştırılmış veriler, zihinsel olarak verilen bir komutu yürüten beyne bağlı bir cihaza gönderilir.
Nöroprotetik
Beyin arayüzünün ana uygulama alanlarından biri tıptır. Nöral protezler, insan beyni ve organlarının hareketi arasındaki bağlantıyı yeniden kurmak, hastalık veya yaralanmadan zarar görmüş organları değiştirmek ve ardından sağlıklı bir vücudun işlevlerinin restorasyonu için tasarlanmıştır. NCI, felç veya uzuv kaybı olan kişiler için özellikle iyi olabilir. Nöral protezlerin kullanımında beyin-bilgisayar arayüzünün çalışma prensibi kullanılmaktadır. Çok basit bir şekilde ifade etmek gerekirse, bir kişiye, elektronik implantların bu uzuvun hareketinden sorumlu beyin alanına yönlendirdiği protez kollar veya bacaklar takılır. Nöroprotezler birçok testten geçmiştir, ancak kitlesel kullanımının zorluğu, NCI'nin beyin sinyallerini tam olarak okuyamamasından ve protezlerin laboratuvar dışında günlük yaşamda kontrolünün zor olmasından kaynaklanmaktadır. Birkaç yıl önce Rusya nöroprotez üretimini kurmak istedi ancak şimdiye kadar bu gerçekleştirilmedi.
İşitme protezleri
Protez uzuvlar kitle pazarında henüz ortaya çıkmadıysa, o zaman koklear implant (işitme geri kazandırmaya yardımcı olan bir protez) uzun süredir kullanılmaktadır. Bunu alabilmek için, hastanın belirgin derecede sensörinöral işitme kaybına sahip olması gerekir (yani, işitme cihazının sesleri alma ve analiz etme yeteneğinin bozulduğu böyle bir işitme kaybı). Koklear implantlı işitme restorasyonu, geleneksel bir işitme cihazı beklenen sonuçları vermediğinde kullanılır. İmplant, cerrahi bir operasyon sonucunda kulak aparatına ve başın bitişik kısmına implante edilir. Diğer herhangi bir beyin-makine arayüzü gibi, koklear implant da kullanıcıya tam olarak uymalıdır. Nasıl kullanılacağını öğrenmek ve implantı yeni bir kulak olarak algılamaya başlamak için hastanın uzun bir rehabilitasyon sürecinden geçmesi gerekir.
NCI'nin Geleceği
Son zamanlarda, her yerde yapay zeka hakkında bir şeyler duyabilir ve okuyabilirsiniz. Bu, birçok insanın rüyasının gerçekleştiği anlamına gelir - yakında beynimiz teknoloji ile simbiyoz içine girecek. Kuşkusuz bu, insanlığın gelişiminde yeni bir dönem olacaktır. Yeni bilgi düzeyi ve fırsatlar. Beyin-bilgisayar arayüzü sayesinde, bilimin birçok alanında çok sayıda yeni ve önemli keşifler ortaya çıkacak. NCI, tıbbi amaçlarla kullanılmasına ek olarak, kullanıcıyı sanal gerçeklik cihazlarına zaten bağlayabilir. Sanal bilgisayar faresi, klavye, sanal gerçeklik oyunlarındaki karakterler gibi.
Eller olmadan yönetim
Nörobilgisayar arayüzünün ana görevi, kasların yardımı olmadan ekipmanı kontrol etme olasılığını bulmaktır. Bu alandaki keşifler, felçli insanlara hareket, sürüş ve gadget'larda daha fazla fırsat verecektir. Halihazırda NCI, insan beyni ve bilgisayar yapay zekasını sorunsuz bir şekilde birleştiriyor. Bu, insan beyninin ilkelerinin derinlemesine incelenmesi sayesinde mümkün oldu. NCI ve yapay zekanın üzerinde çalıştığı programlar derlenir.
Robotikte NTI
Bilim adamları, beynin belirli bölgelerinin kas hareketinden sorumlu olduğunu keşfettiklerinden, insan beyninin sadece kendi vücudunu değil, aynı zamanda insansı bir makineyi de kontrol edebileceği fikrine hemen sahip oldular. Artık birçok farklı robotik makine üretiliyor. İnsansılar dahil. Robotistler insansı çalışmalarında çabalıyorgerçek insanların davranışlarını taklit eder. Ancak şimdiye kadar, programlama ve yapay zeka, bu görevle NCI'den biraz daha kötü başa çıkıyor. NC arayüzünü kullanarak robotik uzuvları uzaktan kontrol edebilirsiniz. Örneğin, insan erişiminin imkansız olduğu yerlerde. Veya takı hassasiyeti gerektiren işlerde.
felç için NCI
Şüphesiz tıpta en çok talep edilen beyin-bilgisayar arayüzüdür. Protez kolları, bacakları kontrol etmek, zihninizle bir tekerlekli sandalyeyi kontrol etmek, akıllı telefonlardaki bilgileri, eller olmadan bilgisayarları yönetmek vb. Bu yenilikler her yerde bulunursa, şu anda hareket kabiliyeti kısıtlı olan insanların yaşam standartları iyileşecektir. Beyin, vücudu atlayarak, engelli bir kişinin çevreye daha iyi uyum sağlamasına yardımcı olacak komutları derhal cihazlara iletecektir. Ancak uzmanlar nöroprotezleri denerken günümüzde çözüm bulamadıkları bazı sorunlarla karşılaşıyorlar.
Beyin-bilgisayar arayüzünün artıları ve eksileri
NC arayüzünü kullanmanın birçok avantajı olmasına rağmen, kullanımının dezavantajları da vardır. NCI'nin tıpta geliştirilmesindeki bir avantaj, insan beyninin (özellikle korteksinin) NCI arayüzünün olanaklarının neredeyse sınırsız olduğu değişikliklere çok iyi uyum sağlamasıdır. Soru, yalnızca yeni teknolojilerin geliştirilmesi ve keşfinin arkasındadır. Ama burada bazı sorunlar var.
Vücut dokularının cihazlarla uyumsuzluğu
İlk olarak, girersenizimplantların invaziv bir şekilde (dokular içinde) hastanın dokuları ile tam uyumunu sağlamak çok zordur. Organik dokuya tamamen implante edilmesi gereken bu malzemeler ve lifler yalnızca yaratılıyor.
Beyne kıyasla kusurlu teknik
İkincisi, elektrotlar hala beyin nöronlarından çok daha basittir. Beynin sinir hücrelerinin kolaylıkla işleyebileceği tüm bilgileri henüz iletemez ve alamazlar. Bu nedenle sağlıklı bir insanın uzuvlarının hareketi, nöroprotezlerin hareketinden çok daha hızlı ve daha hassastır ve sağlıklı bir kulak, koklear implantlı bir kulağa göre sesleri daha net ve daha doğru algılar. Beynimiz hangi bilgileri filtreleyeceğini ve neyi ana olarak dikkate alacağını biliyorsa, yapay zekaya sahip cihazlarda bu, insan tarafından yazılan algoritmalarla yapılır. İnsan beyninin karmaşık algoritmalarını kopyalayabilene kadar.
Kontrol edilemeyecek kadar çok değişken var
Bazı bilim enstitüleri yakın gelecekte serebral palsili insanlar için bacak veya kol için ayrı bir nöroprotez değil, bütün bir dış iskelet oluşturmayı planlıyor. Bu protez şekli ile dış iskeletin sadece beyinden değil, omurilikten de bilgi alması gerekir. Vücudun tüm önemli sinir uçlarına bağlı böyle bir cihazla, bir kişiye gerçek bir cyborg denilebilir. Bir dış iskelet takmak, tamamen felçli bir kişinin hareket kabiliyetini yeniden kazanmasına izin verecektir. Ancak sorun, hareketin uygulanmasının NCI'den istenen tek şey olmamasıdır. dış iskeletayrıca dengeyi, hareketlerin koordinasyonunu, uzayda oryantasyonu da hesaba katmalıdır. Tüm bu komutları aynı anda uygulamak zor olsa da.
İnsanların yeniden korkması
İnvaziv olmayan implant yerleştirme yöntemi laboratuvar koşullarında etkilidir, ancak normal yaşamda bu yöntemin üzerine yüklenen beklentileri karşılaması olası değildir. Böyle bir bağlantı ile temas zayıftır, esas olarak sinyalleri okumak için kullanılır. Bu nedenle, tıpta ve nöroprostetikte, kural olarak, elektrotları vücuda sokmak için cerrahi yöntemi kullanırlar. Ancak çok az insan vücudunu ve bilinmeyen tekniğini birleştirmeyi kabul edecektir. Hollywood filmlerinden terminatörleri ve siborgları duyan insanlar, özellikle doğrudan bir kişiyi ilgilendirdiklerinde, ilerleme ve yeniliklerden korkarlar.
