Apa itu antarmuka mesin-otak, dan bagaimana cara kerjanya?

Antarmuka mesin-otak yang paling sederhana, atau setidaknya yang paling mudah kita gunakan, adalah tangan manusia. Kami telah menyusun hampir seluruh komputasi di sekitar masukan yang mungkin dihasilkan dengan tangan kami, dan sekarang pada tingkat yang lebih rendah dengan suara kami. Tapi tangan dan suara terbatas. Kata-kata, baik yang diucapkan atau diketik, hanyalah representasi dari niat kita yang sebenarnya, dan praktik memindahkan gambar penunjuk mouse dalam ruang fisik yang disimulasikan bahkan menciptakan lebih banyak abstraksi antara pengguna dan program. Menerjemahkan pikiran kita ke perintah gaya komputer, dan kemudian memasukkannya secara fisik, adalah proses lambat yang menyita waktu dan perhatian dari tugas yang ada.

Tetapi bagaimana jika bentuk yang lebih langsung dari antarmuka mesin-otak dapat memperluas kemacetan informasi dengan mengirimkan perintah tidak melalui saraf dan otot yang terbuat dari daging, tetapi kabel dan semi-konduktor yang terbuat dari logam? Nah, Anda akan memiliki satu jalur masa depan yang besar untuk pengobatan - dan kemungkinan besar juga komputasi pribadi.

Panjat tangga bionik

Zac Vawter menaiki beberapa anak tangga untuk sains.



Ada dua tipe interaksi dasar antara otak dan mesin: info di, dan infodi luar. Info pada umumnya berbentuk organ sensorik tambahan atau buatan yang mengirimkan sinyalnya langsung ke sistem saraf, seperti implan koklea atau okuler. Info keluar, misalnya mengendalikan lengan bionik atau penunjuk tetikus dengan pikiran murni, melibatkan membaca sinyal dalam sistem saraf dan mengirimkannya ke sistem komputer. Perangkat paling canggih, seperti merasakan tungkai bionik, menggabungkan jalur yang berjalan di kedua arah.

Penting untuk membedakan antara perangkat yang membaca dan / atau membuat sinyal saraf di otak, dan mereka yang membuat sinyal saraf di sistem saraf dan kemudian memungkinkan sistem saraf untuk secara alami membawa sinyal tersebut ke otak dengan sendirinya. Ada keuntungan dan kerugian dari kedua pendekatan tersebut.

Tangan bionikUntuk memahami perbedaannya, ambil masalah lengan palsu yang dikendalikan pikiran. Rig kontrol bionik awal hampir semuanya melibatkan penanaman elektroda di permukaan otak, dan menggunakan elektroda ini untuk membaca dan merekam aktivitas otak. Dengan merekam aktivitas yang terkait dengan semua jenis pemikiran berbeda ('Pikirkan tentang menggerakkan penunjuk mouse ke atas dan ke kiri!'), Ilmuwan dapat mengajari komputer untuk mengenali keinginan yang berbeda dan menjalankan perintah yang sesuai. Ini bisa menjadi sangat menantang bagi teknologi kontrol saraf, karena tentu saja perintah komputer kita hanyalah sebagian kecil dari keseluruhan badai aktivitas saraf yang sedang berlangsung di seluruh otak pada saat tertentu.

Proses identifikasi komputer ini juga pada dasarnya merupakan upaya untuk menemukan kembali sesuatu yang jauh, jauh lebih tua daripada roda. Evolusi menciptakan struktur saraf yang secara alami memilah-milah instruksi kompleks dan kacau yang lahir dari otak dan menghasilkan perintah yang relatif sederhana untuk diteruskan oleh neuron motorik; sebaliknya, kita juga memiliki struktur yang secara alami mengubah sinyal yang dihasilkan oleh organ sensorik kita menjadi pengalaman subjektif yang bernuansa kita.

Meminta komputer untuk mempelajari kembali proses pemilahan otak ini, ternyata, tidak selalu menjadi cara yang paling efisien untuk melakukan sesuatu. Seringkali, kita bisa membuat tubuh terus melakukan tugasnya yang paling sulit, membuat kontrol saraf yang sebenarnya lebih mudah dan lebih tepat.

mesin otak 3

Dalam prostetik saraf, ada ide yang disebut reinnervasi otot yang ditargetkan. Hal ini memungkinkan para ilmuwan, dalam beberapa situasi, untuk mengawetkan fragmen otot yang rusak di dekat lokasi amputasi dan menggunakan otot ini untuk menjaga saraf yang tidak berguna tetap hidup. Pada orang yang diamputasi, saraf-saraf ini terikat entah ke mana, tentu saja, tetapi jika tetap sehat, saraf tersebut akan terus menerima sinyal yang dimaksudkan untuk kehilangan anggota tubuh bayangan. Sinyal-sinyal ini, seperti disebutkan, telah disaring dari badai aktivitas otak yang lebih besar, dan dipisahkan dengan baik di neuron motorik lengan, sinyal ini dapat dibaca dengan lebih mudah. Dan karena pengguna mengirim perintah motor ke jalur saraf yang persis sama seperti sebelum amputasi mereka, file interaksi bisa langsung alamidan tanpa kurva pembelajaran yang berarti.

bionik 4Gagasan ini, bahwa kita berinteraksi dengan otak tidak melalui otak itu sendiri tetapi melalui titik kontak di tempat lain di sistem saraf, bekerja dengan baik untuk teknologi input. Kebanyakan prostetik penglihatan bekerja dengan mengirimkan sinyal ke saraf optik, dan dari sana sinyal buatan masuk ke otak seperti yang biasa. Mereka menghindari kesulitan dalam menstimulasi hanya neuron tertentu di otak, dan sekali lagi menggunakan proses transduksi sinyal otak untuk mencapai tujuan ini.

Tentu saja, strategi menggunakan sistem saraf untuk keuntungan kita dibatasi oleh apa yang alam telah memutuskan bahwa kita harus mampu melakukannya. Mungkin akan selalu lebih mudah dan lebih efektif untuk menggunakan sinyal otot yang telah dipisahkan sebelumnya untuk mengontrol prostetik pengganti otot, tetapi kita tidak memiliki inti kontrol penunjuk tetikus di dalam otak kita - setidaknya, belum. Akhirnya, jika kita ingin menarik dari otak seluruh pikiran kompleks atau bentuk kontrol yang benar-benar baru, kita harus pergi ke sumbernya.

Pembacaan dan kontrol otak secara langsung telah membuat langkah maju yang luar biasa, dari yang super-canggih, neuro-mesh injeksi untuk diinduksi secara genetiksolusi optogenik yang dapat memaksa neuron untuk bekerja sebagai respons terhadap rangsangan dengan cahaya. Solusi menjadi lebih invasif dan lebih sedikit, menyimpang ke dalam satu kelompok dengan ketelitian super tinggi dengan desain yang pada akhirnya tidak praktis, dan satu dengan kesetiaan yang lebih rendah tetapi lebih realistis, solusi over-the-scalp. Skullcaps bertabur elektroda mungkin tidak terlihat keren - tapi Anda mungkin masih bisa melakukannya, tidak terlalu jauh di masa depan.

Dalam jangka panjang, hampir tidak ada yang tahu kemana tren ini akan membawa kita. Akankah kita berakhir dengan bagian baru yang membesar dari korteks motorik karena penggunaan perangkat lunak murni yang terus-menerus digunakan? Akankah kita mendikte komputer kita dengan pikiran penuh? Jika Anda berada di toko dan memata-matai sweter yang mungkin disukai teman Anda, dapatkah Anda menjalankannya dengan mereka hanya dengan mengirimkan perasaan inderawi yang Anda dapatkan saat Anda mengusap kain itu dengan jari Anda? Akankah kehidupan perwakilan ini secara inheren kurang berharga daripada merasakan sendiri jalinannya?

Lihat seri 2007es.com Explains kami untuk liputan yang lebih mendalam tentang topik teknologi terpanas saat ini.

Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com