Teknologi antara muka otak-komputer bergerak keluar dari makmal, dan memasuki kehidupan kita

Menghubungkaitkan otak kita dengan komputer menimbulkan visi sama ada memasang ke dalam Matriks, atau berjalan melalui hutan Pandora dalam Avatar. Menghubungkan minda dengan mesin telah dispekulasi sejak kita mula memahami selok-belok sistem saraf—dan cara kita boleh mengintegrasikannya dengan teknologi komputer. Kita boleh melihat ini dalam cerita fiksyen sains awal, kerana otak tanpa badan mengawal banyak mesin untuk melakukan pembidaan jahat entiti.  

Antara Muka Otak-Komputer (BCI) telah wujud sejak sekian lama. Jacques Vidal, Profesor Emeritus di UCLA, yang mengkaji sistem ini pada tahun 1970-an, mencipta istilah BCI. Premis asasnya ialah otak manusia ialah CPU yang memproses maklumat deria dan menghantar isyarat elektrik sebagai arahan. Ia adalah satu lompatan logik yang singkat untuk membuat hipotesis bahawa komputer kemudiannya boleh diprogramkan untuk mentafsir isyarat ini, dan menghantar isyaratnya sendiri dalam bahasa yang sama. Dengan mewujudkan bahasa yang dikongsi ini, secara teorinya, otak dan mesin boleh bercakap antara satu sama lain. 

Menggerakkannya … dengan perasaan 

Banyak aplikasi BCI adalah dalam bidang pemulihan saraf. Para saintis telah lama mengetahui bahawa fungsi tertentu disetempatkan di kawasan tertentu di dalam otak, dan dengan pengetahuan tentang "peta otak" ini, kita boleh merangsang kawasan ini untuk melaksanakan fungsi masing-masing. Dengan menanam elektrod dalam korteks motor contohnya, orang yang kehilangan anggota badan boleh diajar untuk menggerakkan atau memanipulasi prostesis dengan "memikirkan" menggerakkan lengan seseorang. Begitu juga, elektrod boleh diletakkan di sepanjang saraf tunjang yang rosak untuk menghantar isyarat untuk menggerakkan anggota yang lumpuh. Teknologi ini juga digunakan untuk prostesis visual, untuk menggantikan atau memulihkan penglihatan pada individu tertentu. 

Untuk neuro-prostesis, matlamatnya bukan untuk meniru fungsi motor yang hilang. Sebagai contoh, apabila kita mengambil telur, otak kita memberitahu kita betapa kukuhnya genggaman kita, supaya kita tidak menghancurkannya. Sharlene Flesher adalah sebahagian daripada pasukan dari Universiti Pittsburgh yang mengintegrasikan fungsi ini ke dalam reka bentuk prostesis mereka. Dengan turut menyasarkan kawasan otak yang "terasa" atau merasakan rangsangan sentuhan (korteks somatosensori), pasukan Flesher berharap untuk mencipta semula rupa mekanisme maklum balas yang membolehkan kami memodulasi sentuhan dan tekanan—yang penting dalam melaksanakan pergerakan motor halus tangan. 

Fisher berkata, "untuk memulihkan sepenuhnya fungsi anggota atas ialah menggunakan tangan kita untuk berinteraksi dengan persekitaran, dan dapat merasakan apa yang disentuh oleh tangan itu," dan untuk, "untuk benar-benar memanipulasi objek, anda perlu ketahui jari mana yang bersentuhan, berapa banyak daya yang dilakukan oleh setiap jari, dan kemudian gunakan maklumat itu untuk membuat pergerakan seterusnya." 

Voltan sebenar di mana otak menghantar dan menerima impuls adalah sangat rendah−sekitar 100 milivolt (mV). Mendapatkan dan menguatkan isyarat ini telah menjadi titik penting dalam penyelidikan BCI. Laluan tradisional untuk menanam elektrod secara terus di otak atau saraf tunjang membawa risiko yang tidak dapat dielakkan daripada prosedur pembedahan, seperti pendarahan atau jangkitan. Sebaliknya, "bakul saraf" bukan invasif seperti yang digunakan dalam elektro-ensefalogram (EEG) menyukarkan penerimaan dan penghantaran isyarat kerana "bunyi". Tengkorak tulang boleh meresap isyarat, dan persekitaran luar boleh mengganggu pengambilan. Selain itu, penyambungan ke komputer memerlukan pendawaian rumit yang mengehadkan mobiliti, jadi kebanyakan persediaan BCI sekarang berada dalam lingkungan persekitaran makmal. 

Flesher mengakui batasan ini juga telah mengehadkan aplikasi klinikal kepada populasi tertentu yang mempunyai akses kepada perkembangan ini. Beliau percaya bahawa melibatkan lebih ramai penyelidik dari pelbagai bidang boleh merangsang pembangunan dan mungkin memberikan penyelesaian inovatif kepada halangan ini. 

"Kerja yang kami lakukan seharusnya membuatkan orang lain teruja untuk meneroka teknologi ini...pakar dalam pelbagai bidang yang bekerja ke arah matlamat yang sama ialah jalan yang lebih pantas dalam membawa penyelesaian terbaik kepada pesakit." 

Sebenarnya, penyelidik dan pereka bentuk meneroka BCI dengan lebih mendalam, bukan sahaja untuk mengatasi batasan ini, tetapi untuk membangunkan aplikasi baharu yang telah menjana minat awam yang lebih besar. 

Keluar dari makmal, dan ke dalam permainan 

Dari permulaannya sebagai permulaan pelajar di University of Michigan, Neurable yang berpangkalan di Boston kini telah menjadi salah satu pemain yang paling ketara dalam bidang BCI yang semakin berkembang dengan meneroka pendekatan berbeza kepada teknologi BCI. Daripada membina perkakasan mereka sendiri, Neurable telah membangunkan perisian proprietari yang menggunakan algoritma untuk menganalisis dan memproses isyarat daripada otak.  

"Di Neurable, kami telah memahami semula cara gelombang otak berfungsi," jelas Ketua Pegawai Eksekutif dan pengasas Dr. Ramses Alcaide. "Kami kini boleh mendapatkan isyarat tersebut daripada tetapan EEG standard dan menggabungkannya dengan algoritma pembelajaran kami untuk mengurangkan bunyi bising untuk mencari isyarat yang betul, pada tahap kelajuan dan ketepatan yang tinggi." 

Satu lagi kelebihan yang wujud, menurut Alcaide, ialah kit pembangunan perisian (SDK) mereka adalah platform agnostik, yang bermaksud ia boleh digunakan pada mana-mana perisian atau peranti yang serasi. Pemisahan daripada acuan 'makmal penyelidikan' ini adalah keputusan perniagaan yang sedar oleh syarikat untuk membuka kemungkinan di mana dan bagaimana teknologi BCI boleh digunakan. 

"Secara sejarah, BCI telah terkandung dalam makmal, dan apa yang kami lakukan ialah mencipta produk yang boleh dimanfaatkan oleh semua orang, kerana SDK kami boleh digunakan dalam sebarang kapasiti, perubatan atau tidak." 

Potensi pembongkaran ini menjadikan teknologi BCI menarik dalam pelbagai aplikasi. Dalam pekerjaan berbahaya seperti penguatkuasaan undang-undang atau memadam kebakaran, meniru senario kehidupan sebenar tanpa bahaya yang diperlukan boleh membuktikan tidak ternilai untuk proses latihan. 

Aplikasi komersial yang berpotensi dalam bidang permainan juga menjana banyak keterujaan. Penggemar permainan sudah pun bermimpi untuk benar-benar tenggelam dalam dunia maya di mana persekitaran deria sedekat mungkin dengan realiti. Tanpa pengawal pegang tangan, pemain boleh "berfikir" melaksanakan arahan dalam persekitaran maya. Perlumbaan untuk mencipta pengalaman permainan yang paling mengasyikkan telah mendorong banyak syarikat untuk mengkaji kemungkinan komersial BCI. Neurable melihat masa depan dalam teknologi BCI komersial dan menumpukan sumber kepada laluan pembangunan ini. 

"Kami mahu melihat teknologi kami disematkan ke dalam seberapa banyak aplikasi perisian dan perkakasan yang mungkin," kata Alcaide. "Membenarkan orang berinteraksi dengan dunia hanya menggunakan aktiviti otak mereka, ini adalah maksud sebenar moto kami: dunia tanpa batasan."