Mis on aju-masina liidesed ja kuidas need töötavad?

Lihtsaim aju-masina liides või vähemalt see, mida saame kõige hõlpsamini kasutada, on inimese käsi. Oleme struktureerinud peaaegu täielikult arvutamise sisendi ümber, mida on võimalik meie kätega ja vähemal määral ka häälega toota. Kuid käed ja hääled on piiratud. Sõnalised, olgu need siis suusõnalised või trükitud, on vaid meie tegelike kavatsuste esitusviisid ning hiirekursori kujutise simuleeritud füüsilises ruumis liikumise praktika loob kasutaja ja programmi vahel veelgi suurema abstraktsiooni. Meie mõtete tõlkimine arvuti stiilis käskudeks ja seejärel nende füüsiline sisestamine on aeglane protsess, mis võtab aega ja tähelepanu eemale antud ülesandest.



Aga mis siis, kui aju-masina liidese otsesem vorm võiks laiendada teabe kitsaskohta, saates käske mitte lihast tehtud närvide ja lihaste, vaid metallist juhtmete ja pooljuhtide kaudu? Noh, siis oleks teil üks suur tulevikutee meditsiini jaoks - ja tõenäoliselt ka isiklik arvutus.

Biooniline treppide ronimine

Zac Vawter ronib teaduse nimel mõnest trepist.



Aju ja masina vahelises koostoimes on kaks põhitüüpi: info aastal ja teave välja . Info avaldub üldjuhul suurenenud või kunstliku meeleelundi kujul, mis saadab oma signaale otse närvisüsteemi, näiteks kohleaarse või silmaimplantaadi kujul. Info välja, näiteks puhta mõtlemisega bioonilise käe või hiirekursori juhtimine, hõlmab närvisüsteemi signaalide lugemist ja arvutisse viimist. Kõige arenenumad seadmed, nagu biooniliste jäsemete tajumine, hõlmavad mõlemas suunas kulgevaid radu.

Oluline on teha vahet seadmetel, mis loevad ja / või loovad närvisignaale ajus ja need, mis loovad närvisüsteemis närvisignaale ja võimaldavad seejärel närvisüsteemil neid signaale loomulikult ajusse toimetada. Mõlemal lähenemisel on eeliseid ja puudusi.



Biooniline käsiMõistke erinevust, võtke vaimus kontrollitud proteesiga käsi. Varasemad bioonilised kontrollplatvormid hõlmasid peaaegu kõigi elektroodide kirurgilist implanteerimist aju pinnale ning nende elektroodide kasutamist ajutegevuse lugemiseks ja registreerimiseks. Salvestades igasuguste erinevate mõtetega seotud tegevuse („Mõelge hiirekursori üles-vasakule liigutamisele!”), Saavad teadlased õpetada arvutit tundma erinevaid soove ja täitma vastava käsu. Närvijuhtimistehnoloogia jaoks võib see olla äärmiselt keeruline, sest loomulikult on meie huvipakkuv arvutikäsk vaid väike osa kogu ajus igal hetkel toimuvast närviaktiivsuse tormist.

See arvuti tuvastamise protsess on ka põhimõtteliselt katse leiutada midagi ratast kaugelt, palju vanemat. Evolutsioon lõi närvistruktuurid, mis sõeluvad loomulikult läbi keerulisi, kaootilisi ajus sündinud juhiseid ja toodavad suhteliselt lihtsaid käske, mida motoorsed neuronid saavad kasutada vastupidi, meil on ka struktuure, mis loomulikult muudavad meie meeleelundite tekitatud signaalid meie nüansirikkaks, subjektiivseks kogemuseks.

Selgub, et kui palute arvutil seda aju sõelumisprotsessi uuesti õppida, pole see alati kõige tõhusam viis asju teha. Sageli võime panna keha tegema meie jaoks kõige raskemaid töid, muutes tõelise närvikontrolli nii lihtsamaks kui ka täpsemaks.



ajumasin 3

Närviproteesimisel on idee, mida nimetatakse lihaste sihipäraseks reinnervatsiooniks. See võimaldab teadlastel mõnes olukorras säilitada amputeerimiskoha lähedal kahjustatud lihase fragment ja kasutada seda lihast muidu kasutute närvide elus hoidmiseks. Amputatsioonis ei ole need närvid muidugi kuhugi seotud, kuid tervena hoituna saavad nad signaale, mis on mõeldud puuduva fantoomjäseme jaoks. Need signaalid, nagu mainitud, on juba suuremast ajutegevuse tormist välja destilleeritud ja käsivarre motoorses neuronis kenasti eraldatud, saab seda signaali palju hõlpsamini lugeda. Ja kuna kasutaja saadab mootori käsu täpselt samadel närviteedel mööda nagu enne amputeerimist, siis interaktsioon võib olla kohe loomulik ja ilma igasuguse sisuka õppimiskõverata.

bioonika 4See idee, et me ei suhtle ajuga mitte aju enda kaudu, vaid kontaktpunkti kaudu kusagil mujal närvisüsteemis, töötab sama hästi sisendtehnoloogia puhul. Enamik nägemisproteesidest töötab nägemisnärvi signaalide saatmisega ja sealt sisenevad tehissignaalid ajusse nagu tavalisedki. Nad väldivad raskusi usaldusväärselt stimuleerida ainult aju teatud neuroneid ja kasutavad selle eesmärgi saavutamiseks jällegi aju enda signaaliülekande protsesse.



Muidugi piirab närvisüsteemi meie kasuks kasutamise strateegiat see, mida loodus on otsustanud, et me peaksime suutma. Tõenäoliselt on lihasasendusproteeside juhtimiseks alati lihtsam ja tõhusam kasutada eelnevalt eraldatud lihassignaale, kuid meil pole ajus sisseehitatud hiirekursori kontrolltuuma - vähemalt veel mitte. Lõpuks, kui tahame ajust tõmmata terveid keerukaid mõtteid või täiesti uudseid juhtimisvorme, peame minema allika juurde.

Otsene aju lugemine ja juhtimine on teinud ülimalt arenenust uskumatuid samme edasi süstitav neurovõrk geneetiliselt indutseeritud optogeensed lahused mis võib sundida neuroneid tulekahju vastusena valguse stimulatsioonile. Lahendused muutuvad nii invasiivsemaks kui ka vähemaks, jagunevad lõpuks ebapraktiliste kujunduste abil üliraska truudusega ühte rühma ja madalama truudusega, kuid realistlikumad, üle peanaha pakutavad lahendused. Elektroodidega varjatud koljumütsid ei pruugi tunduda lahedad - kuid võite siiski ühe tõmmata, mitte liiga kaugele tulevikku.

Pikas perspektiivis pole peaaegu midagi öelda, kuhu need suundumused meid viia võivad. Kas jõuame mootorikoore uute osade suurenemiseni uute puhta tarkvara lisade pideva kasutamise tõttu? Kas me dikteerime oma arvutis täie mõttega? Kui olete poes ja luurate kampsunit, mis teie sõbrale võiks meeldida, kas saaksite seda nende käest juhtida, saates neile lihtsalt kaugelt sensoorse tunde, mis teil tekib, kui näpuga üle kanga ajate? Kas see asenduselu oleks oma olemuselt vähem väärt kui oleks ise kangast tundnud?

Vaadake meie 2007es.com Explains sarja, et saada põhjalikum ülevaade tänapäeva kuumimatest tehnikateemadest.

Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com