Тархи-компьютерийн интерфейсийн технологи нь лабораториос гарч бидний амьдралд шилжиж байна

Бидний тархийг компьютертэй холбох нь матриц руу залгах эсвэл Аватар дахь Пандора ойн дундуур гүйх төсөөллийг төрүүлдэг. Мэдрэлийн тогтолцооны нарийн ширийнийг ойлгож, түүнийг компьютерийн технологитой хэрхэн уялдуулж болохыг ойлгож эхэлснээс хойш оюун ухаанаа машинтай холбох тухай таамаг дэвшүүлсээр ирсэн. Бие махбодгүй тархи нь зарим аж ахуйн нэгжийн хорлонтой зорилгыг хэрэгжүүлэхийн тулд олон тооны машинуудыг удирддаг тул бид үүнийг шинжлэх ухааны уран зөгнөлт зохиолуудаас харж болно.  

Тархи-Компьютерийн интерфэйс (BCIs) нь нэлээд удаан хугацаанд бий болсон. 1970-аад оны үед эдгээр системийг судалж байсан UCLA-ийн гавьяат профессор Жак Видал BCI гэсэн нэр томъёог гаргаж ирсэн. Үндсэн үндэслэл нь хүний ​​тархи нь мэдрэхүйн мэдээллийг боловсруулж, цахилгаан дохиог тушаал болгон илгээдэг CPU юм. Дараа нь эдгээр дохиог тайлбарлаж, өөрийн дохиог ижил хэлээр дамжуулахын тулд компьютерийг програмчлах боломжтой гэж таамаглах нь логикийн богино үсрэлт байв. Энэхүү нийтлэг хэлийг бий болгосноор онолын хувьд тархи, машин хоёр хоорондоо ярилцаж болно. 

Үүнийг хөдөлгөж байна ... мэдрэмжээр 

BCI-ийн олон хэрэглээ нь мэдрэлийн нөхөн сэргээх чиглэлээр байдаг. Эрдэмтэд тархины тодорхой хэсэгт тодорхой функцүүд байршдаг гэдгийг эртнээс мэддэг байсан бөгөөд "тархины зураглал"-ын талаарх энэхүү мэдлэгээр бид эдгээр хэсгүүдийг тус тусын үйл ажиллагааг гүйцэтгэхэд түлхэц өгч чадна. Жишээлбэл, моторын бор гадаргын хэсэгт электрод суулгаснаар гар хөлөө хөдөлгөж, хиймэл эрхтэнээ хөдөлгөж, хөдөлгөж сургаж болно. Үүний нэгэн адил электродуудыг гэмтсэн нугасны дагуу байрлуулж, саажилттай мөчүүдийг хөдөлгөх дохиог илгээж болно. Энэ технологийг мөн зарим хүмүүсийн харааг солих эсвэл сэргээхэд харааны протез хийхэд ашиглаж байна. 

Мэдрэлийн протезийн хувьд зорилго нь зөвхөн алдагдсан моторын үйл ажиллагааг дуурайх биш юм. Жишээлбэл, бид өндөг авах үед бидний тархи бидний атгах чадвар хэр бат бөх байх ёстойг хэлж өгдөг тул бид үүнийг няцлахгүй. Шарлин Флешер нь Питтсбургийн их сургуулийн багийн нэг хэсэг бөгөөд энэ функцийг протезийн загвартаа нэгтгэж байна. Мэдрэхүйн өдөөлтийг "мэдрэх" буюу мэдэрдэг тархины хэсгийг (соматосенсорын бор гадаргын) чиглүүлснээр Флешерийн баг хүрэлцэх болон даралтыг зохицуулах боломжийг бидэнд олгодог санал хүсэлтийн механизмыг дахин бий болгоно гэж найдаж байна. гарны нарийн моторт хөдөлгөөн. 

Фишер хэлэхдээ, "дээд мөчний үйл ажиллагааг бүрэн сэргээхийн тулд гараа ашиглан хүрээлэн буй орчинтой харьцаж, тэдгээр гарууд юунд хүрч байгааг мэдрэх чадвартай болно" гэж хэлсэн бөгөөд "объектуудыг үнэхээр удирдахын тулд та үүнийг хийх хэрэгтэй." Аль хуруунууд хоорондоо шүргэлцэж байгааг, хуруу тус бүр нь хэр их хүч зарцуулж байгааг мэдэж, дараа нь дараагийн хөдөлгөөнийг хийхэд энэ мэдээллийг ашиглана уу." 

Тархины импульс илгээж, хүлээн авдаг бодит хүчдэл нь маш бага байдаг - ойролцоогоор 100 милливольт (мВ). Эдгээр дохиог олж авах, өсгөх нь BCI судалгаанд маш том саад тотгор болсон. Тархи эсвэл нугасанд электродыг шууд суулгах уламжлалт арга нь цус алдалт, халдвар гэх мэт мэс заслын үйл ажиллагааны зайлшгүй эрсдэлийг дагуулдаг. Нөгөөтэйгүүр, цахилгаан энцефалограммд (EEG) ашигладаг шиг инвазив бус "мэдрэлийн сагс" нь "дуу чимээ" -ээс болж дохио хүлээн авах, дамжуулахад хүндрэл учруулдаг. Ясны гавлын яс нь дохиог тарааж, гаднах орчин нь шингээхэд саад болдог. Түүнчлэн, компьютерт холбогдохын тулд хөдөлгөөнт байдлыг хязгаарладаг нарийн утас шаардлагатай байдаг тул одоогоор BCI-ийн ихэнх тохиргоо нь лабораторийн нөхцөлд байдаг. 

Флешер эдгээр хязгаарлалтууд нь эдгээр бүтээн байгуулалтад нэвтрэх боломжтой тодорхой хүн амд эмнэлзүйн хэрэглээг хязгаарласан болохыг хүлээн зөвшөөрсөн. Тэрээр өөр өөр салбарын судлаачдыг татан оролцуулах нь хөгжлийг өдөөж, магадгүй эдгээр саад бэрхшээлийг даван туулах шинэлэг шийдлүүдийг гаргаж чадна гэж тэр үзэж байна. 

"Бидний хийж байгаа ажил нь бусад хүмүүсийг энэ технологийг судлахад урам зориг өгөх ёстой ... ижил зорилгын төлөө ажилладаг янз бүрийн салбарын мэргэжилтнүүд өвчтөнүүдэд хамгийн сайн шийдлийг авчрах илүү хурдан арга юм." 

Үнэн хэрэгтээ судлаачид болон дизайнерууд эдгээр хязгаарлалтыг даван туулахын тулд төдийгүй олон нийтийн сонирхлыг ихэд татсан шинэ програмуудыг хөгжүүлэхийн тулд BCI-ийг илүү гүнзгий судалж байна. 

Лабораториос гараад тоглоом руу орлоо 

Бостонд төвтэй Neurable нь Мичиганы Их Сургуульд оюутны гарааны бизнес эрхэлж эхэлснээсээ хойш BCI технологид өөр хандлагыг судалснаар өсөн нэмэгдэж буй BCI салбарт хамгийн харагдахуйц тоглогчдын нэг болсон. Neurable нь өөрсдийн техник хангамжийг бүтээхийн оронд тархинаас ирж буй дохиог задлан шинжлэх, боловсруулах алгоритмыг ашигладаг хувийн программ хангамжийг бүтээжээ.  

"Neurable-д бид тархины долгион хэрхэн ажилладагийг дахин ойлгосон" гэж Гүйцэтгэх захирал, үүсгэн байгуулагч доктор Рамсес Алкайде тайлбарлав. "Одоо бид эдгээр дохиог стандарт EEG тохиргооноос авч, үүнийг сурах алгоритмтайгаа хослуулан дуу чимээг таслан, өндөр хурд, нарийвчлалтайгаар зөв дохиог олох боломжтой." 

Alcaide-ийн хэлснээр, тэдний програм хангамж хөгжүүлэх хэрэгсэл (SDK) нь платформыг үл тоомсорлодог бөгөөд энэ нь түүнийг ямар ч нийцтэй програм хангамж эсвэл төхөөрөмжид ашиглах боломжтой гэсэн үг юм. "Судалгааны лаборатори"-оос ийнхүү тусгаарлагдсан нь BCI технологийг хаана, хэрхэн ашиглах боломжийг нээж өгөх зорилготой компанийн ухамсартай бизнесийн шийдвэр юм. 

"Түүхэнд BCI-ууд лабораторид агуулагдаж ирсэн бөгөөд бидний хийж байгаа зүйл бол бидний SDK-ийг эмнэлгийн болон бусад аль ч хүчин чадалд ашиглаж болох тул хүн бүр ашиг тустай бүтээгдэхүүнийг бий болгох явдал юм." 

Энэхүү боломжит тайралт нь BCI технологийг олон төрлийн хэрэглээнд татахуйц болгож байна. Хууль сахиулах, гал түймэртэй тэмцэх зэрэг аюултай мэргэжлүүдэд шаардлагатай аюулгүйгээр бодит амьдралын хувилбаруудыг дуурайх нь сургалтын үйл явцад үнэлж баршгүй ач холбогдолтой юм. 

Тоглоомын талбар дахь арилжааны боломжит хэрэглээ нь маш их сэтгэл хөдлөлийг төрүүлж байна. Тоглоом сонирхогчид мэдрэхүйн орчин нь бодит байдалд аль болох ойрхон байдаг виртуал ертөнцөд бүрэн дүрэлзэхийг аль хэдийн мөрөөдөж эхэлсэн. Гарын удирдлагагүй бол тоглоомчид виртуал орчинд командуудыг гүйцэтгэх талаар "бодож" чадна. Тоглоомын хамгийн гайхалтай туршлагыг бий болгох уралдаан нь олон компаниудыг BCI-ийн арилжааны боломжийг судлахад түлхэц болсон. Neurable нь арилжааны BCI технологийн ирээдүйг харж, хөгжлийн энэ замд нөөцөө зориулж байна. 

"Бид өөрсдийн технологийг аль болох олон программ хангамж, техник хангамжид суулгасан байхыг хүсч байна" гэж Алкайд хэлэв. "Хүмүүст зөвхөн тархиныхаа үйл ажиллагааг ашиглан ертөнцтэй харилцах боломжийг олгох нь бидний урианы жинхэнэ утга учир: хязгаарлалтгүй ертөнц."