Mear as 100 jier lyn, wittenskippers wiene ynteressearre yn de mooglikheden fan it brein en besocht te begripen oft it mooglik wie om ien of oare wize beynfloedzje it. Yn 1875 koe de Ingelske dokter Richard Cato in swak elektrysk fjild op it oerflak fan 'e harsens fan kninen en apen ûntdekke. Doe wiene der in protte ûntdekkingen en ûndersyk, mar pas yn 1950 betocht Yale University fysiology heechlearaar Jose Manuel Rodriguez Delgado it Stimosiver-apparaat, dat yn 'e harsens ynplante wurde koe en dat kontrolearre waard mei radiosinjalen.
Training waard útfierd op apen en katten. Sa, stimulearring fan in bepaald gebiet fan 'e harsens troch implanted elektrodes feroarsake de kat te ferheegjen syn efterpoat. Neffens Delgado liet it bist by sokke eksperiminten gjin tekens fan ûngemak sjen.
En 13 jier letter, de wittenskipper trochbrocht - ymplantearre stimoseivers yn 'e harsens fan in bolle en kontroleare it fia in draachbere stjoerder.
Sa begon it tiidrek fan neuronale ynterfaces en technologyen dy't by steat binne om minsklike biologyske mooglikheden te fergrutsjen. Al yn 1972 kaam der in cochlea-ymplantaat yn de ferkeap, dat lûd omsette yn in elektrysk sinjaal, it oerbrocht nei de harsens en eins minsken mei slimme gehoarproblemen hearde. En yn 1973 waard de term "brain-computer ynterface" offisjeel foar it earst brûkt. Yn 1998 ymplantearre wittenskipper Philip Kennedy de earste neurale ynterface yn in pasjint, muzikant Johnny Ray. Nei de beroerte ferlear Johnny de mooglikheid om te bewegen. Mar troch ymplantaasje learde hy de rinnerke te ferpleatsen troch allinich de beweging fan syn hannen foar te stellen.
Nei oanlieding fan de wittenskippers waard it idee fan it meitsjen fan in neurale ynterface oppakt troch grutte bedriuwskorporaasjes en startups. Facebook en Elon Musk hawwe har yntinsje al oankundige om in systeem te ûntwikkeljen dat sil helpe om objekten te kontrolearjen mei de krêft fan tinken. Guon hoopje op neurale ynterfaces - technologyen sille minsken mei in beheining tastean om ferlerne funksjes te herstellen, de rehabilitaasje te ferbetterjen fan in persoan dy't in beroerte of traumatyske harsenblessuere hat. Oaren binne skeptysk oer soksoarte ûntjouwings, en leauwe dat it gebrûk derfan fol is mei juridyske en etyske problemen.
Hoe dan ek, d'r binne in foldwaande oantal grutte spilers op 'e merk. As jo leauwe , Guon ûntjouwings binne al beëinige, mar de rest binne frij populêr en betelber.
Wat is in neurale ynterface en hoe kin it nuttich wêze?
Soarten harsenswellen
In neurale ynterface is in systeem foar it útwikseljen fan ynformaasje tusken it minsklik brein en in elektroanysk apparaat. Dit is in technology wêrmei in persoan te ynteraksje mei de bûtenwrâld basearre op it opnimmen fan de elektryske aktiviteit fan it brein - in electroencephalogram (EEG). De winsk fan in persoan om wat aksje út te fieren wurdt wjerspegele yn feroaringen yn 'e EEG, dy't op syn beurt troch de kompjûter ûntsifere wurdt.
Neurointerfaces kinne unidirectional as bidireksjoneel wêze. De eardere ûntfange sinjalen fan 'e harsens of stjoere se nei it. De lêste kin tagelyk sinjalen ferstjoere en ûntfange.
D'r binne ferskate metoaden foar it mjitten fan harsenssignalen. Se binne ferdield yn trije soarten.
- net-invasive. Sensors wurde op 'e holle pleatst om elektryske potensjes te mjitten generearre troch it harsens (EEG) en magnetysk fjild (MEG).
- Semi-invasive. Elektroden wurde pleatst op it bleatstelde oerflak fan 'e harsens.
- Invasive. Microelectrodes wurde pleatst direkt yn 'e cerebral cortex, mjitten de aktiviteit fan in inkele neuron.
It wichtichste skaaimerk fan 'e neurale ynterface is dat it jo direkt kinne ferbine mei it harsens. Wat kin dit yn 'e praktyk dwaan? Neurale ynterfaces kinne it bygelyks makliker meitsje of it libben fan ferlamme minsken radikaal feroarje. Guon kinne net skriuwe, bewege of prate. Mar tagelyk wurkje har harsens frijwat. De neurale ynterface sil dizze minsken tastean om bepaalde aksjes út te fieren troch yntinsjes te lêzen mei elektroden ferbûn oan it harsens.
In oare opsje foar it brûken fan 'e neurale ynterface waard útfûn troch Amerikaanske wittenskippers dy't in cyberprothese ûntwikkele dy't it minsklik ûnthâld mei 30% kinne ferbetterje. It apparaat genereart nerveimpulsen dy't de pasjint helpe om nije oantinkens te foarmjen en de gesichten fan sibben te ûnthâlden. It wurdt ferwachte dat de ûntwikkeling sil helpe by it bestriden fan senile demintens, de sykte fan Alzheimer en oare ûnthâldproblemen.
Neist sûnens kinne neuronale ynterfaces brûkt wurde foar de persoanlike ûntwikkeling fan in persoan, foar wurk en ferdivedaasje, lykas foar ynteraksje mei oaren. Dat, hokker nijsgjirrige dingen kin neurotechnology biede yn dizze gebieten?
Selsferbettering
Miskien is it populêrste tapassingsgebiet fan neurale ynterfaces en alle soarten applikaasjes de ûntwikkeling fan elke minsklike kapasiteiten. Dêr wurde ferskate opliedings oan wijd, systemen foar it ûntwikkeljen fan mentale fermogens, systemen foar it feroarjen fan gedrach, systemen foar it foarkommen fan stress, ADHD, systemen foar it wurkjen mei psycho-emosjonele steaten, ensfh. Dit soarte fan aktiviteit hat sels in eigen term, "Brain fitness".
Wat is de essinsje fan it idee? As gefolch fan in protte stúdzjes binne guon bewiisde ideeën foarme oer hoe't dizze of dy harsensaktiviteit oerienkomt mei steaten fan minsklik bewustwêzen. Algoritmen binne ferskynd foar it bepalen fan it nivo fan oandacht, konsintraasje en meditaasje, en mentale ûntspanning. Foegje hjirby de mooglikheid om EEG en elektromyografy (EMG) te lêzen, en it resultaat is in byld fan 'e hjoeddeistige steat fan in persoan.
En as jo moatte leare hoe't jo in spesifike psycho-emosjonele tastân ynliede kinne, traint in persoan himsels mei in apparaat wêrmei't in neurale ynterface is ferbûn. D'r binne in grut oantal programma's foar it visualisearjen fan EEG en psycho-emosjonele steaten; wy sille se net allegear beskriuwe. Trening om in persoan op te roppen nei de fereaske steat fan bewustwêzen wurdt útfierd mei biofeedback EEG technology (biofeedback basearre op elektroencefalografy).
Hoe sjocht it der yn 'e praktyk út: âlden wolle de akademyske prestaasjes fan har bern ferbetterje en ADHD (attention deficit hyperactivity disorder) oerwinne. Om dit te dwaan, brûk in spesjaal programma (bygelyks fan ), it kiezen fan presets foar training fan 'e winske steaten: mindfulness, konsintraasje, ûntspanning, meditaasje, previnsje fan hyperkonsintraasje. Selektearje in trainingsprogramma foar konsintraasjenivo. En se lansearje it.
It programma biedt it bern training wêryn't er de Alpha- en Beta-wellen boppe in bepaald nivo hâlde moat. Wellen moatte net falle ûnder in bepaald nivo. Tagelyk wurdt it troch de âlden selektearre fideomateriaal yn it programmafinster spile. Bygelyks, jo favorite cartoon. It bern sjocht gewoan de cartoon, kontrolearret de nivo's fan Alpha- en Beta-wellen en docht neat oars. Dêrnei komt biofeedback yn it spul. De taak fan it bern is om alfa- en beta-nivo's yn 'e training te behâlden.
As ien fan 'e nivo's ûnder de fereaske yndikator falt, wurdt de cartoon ûnderbrutsen. Tidens de earste lessen sil it bern besykje sinfol werom te gean nei de winske steat om de cartoon te sjen. Mar nei in skoft sil it brein leare om selsstannich werom te gean nei dizze steat as it derút falt (mits de cartoon is nijsgjirrich foar it bern, en it besjen fan steat is "gemaklik" foar it brein). As gefolch, it bern ûntwikkelet de mooglikheid om te induce de fereaske steat fan konsintraasje, en ek de mooglikheid om te behâlden konsintraasje op in bepaald nivo.
It sjocht der skriklik út, mar haast net om bang te wurden en skilje de wachtautoriteiten. Der binne ek ienfâldiger oplossings basearre op spultsjes. Bygelyks, fan NeuroSky. De taak fan de spiler is om de mier in objekt nei himsels yn 'e anthill te triuwen. Mar om de mier te bewegen sûnder stopjen, is it nedich om in bepaald nivo fan konsintraasje te behâlden boppe in bepaald punt op 'e korrespondearjende skaal.
As jo konsintrearje op it proses, triuwt de mier it objekt. Sadree't it konsintraasjenivo sakket, stopt de mier en jo fergrieme tiid, wêrtroch jo resultaat minder wurde. Mei elk nivo wurdt it spultsje dreger as it fereaske nivo fan konsintraasje tanimt. Der binne ek ekstra ôfliedingen.
As gefolch fan reguliere training ûntwikkelet de brûker de mooglikheid om in nivo fan konsintraasje en oandacht te behâlden op 'e taak by de hân, nettsjinsteande eksterne of ynterne ôfliedingen. Hjir is alles as yn sport, it is ûnmooglik om in atletysk lichem te krijen troch in pear kear nei it fitnesssintrum te gean of in blikje aaiwiten te iten. Ûndersyk op it mêd fan biofeedback EEG hat sjen litten dat de resultaten fan training fan dit soarte pas ferskine nei 20 dagen fan reguliere sesjes fan elk 20 minuten.
Entertainment
Neuroheadsets jouwe ek in kâns om wille te hawwen. Mar alle spultsjes en ferdivedaasjeapplikaasjes binne ek ark foar selsûntwikkeling. As jo spultsjes spielje fia in neurale ynterface, brûke jo bewuste steaten fan jo bewustwêzen om de karakters te kontrolearjen. En sa leare se te kontrolearjen.
It multiplayer-spiel Throw Trucks With Your Mind makke yn 'e dei in soad lûd. It karakter wurdt regele neffens de standert earste-persoan shooter skema, mar jo kinne fjochtsje oare spilers allinnich mei help fan mentale ynspannings. Om dit te dwaan, wurde de konsintraasje- en meditaasjeparameters fan de spiler werjûn op 'e spielmonitor.
Om in doaze, frachtwein of in oar objekt út 'e omjouwing fan it spultsje op in tsjinstanner te goaien, moatte jo it mei jo geastlike krêft yn 'e loft optille en it dan nei de tsjinstanner smite. It kin ek "fleane" nei jo, sadat dejinge dy't effektiver brûkt de mooglikheid om te konsintrearjen en te meditearjen wint de skermutseling. It wie tige spannend om mei de krêft fan 'e geast te fjochtsjen tsjin echte tsjinstanners. Under mear resinte spultsjes kinne wy neame út MyndPlay.
Fabrikanten biede ek rêstiger spultsje opsjes. Bygelyks, ferskate populêre gaming applikaasjes tagelyk. Ek it neamen wurdich is it spultsje MyndPlay . It is ienfâldich: jo moatte trije shots meitsje fan in bôge en it maksimum oantal punten skoare. Foar elke skot kinne jo oant 10 punten krije. Mei help fan bylden dompelt it spultsje jo yn syn omjouwing, wêrnei't jo karakter kin begjinne te rjochtsjen op it doel. In konsintraasjenivo-yndikator ferskynt yn it spilerfinster. Hoe heger de konsintraasje, hoe tichter by de tsien sil de pylk slaan. De twadde skot fereasket dat jo in steat fan meditaasje ynfiere om te slaan. De tredde skot sil easkje konsintraasje wer. Dit is hoe't it spultsje dúdlik de nijsgjirrige mooglikheden fan neurale ynterfaces toant.
Neist spultsjes binne d'r ek ynteraktive neurofilms. Stel jo foar: jo sieten op 'e bank, sette in headset op en sette in ynteraktive film oer reedriders oan. Op in stuit ûntstiet in momint dat de reedrider fersneld hat en op it punt stiet te springen. Op dit punt moatte jo sels in reedrider wurde om jo te konsintrearjen op 'e sprong en it konsintraasjenivo fan bewustwêzen te behâlden oant it karakter de sprong einiget. Mei genôch konsintraasje (fergelykber mei it echte libben en it nivo dat yn 'e realiteit nedich is), sil de reedrider yn' e film de sprong mei súkses meitsje en it plot sil trochgean nei de folgjende ynteraktive gabel. As de konsintraasje sa-sa wie, dan sil de reedrider falle, en de film sil in oare ferhaalline folgje.
Al op deselde wize ferfilme yn 'e styl fan Guy Ritchie, en ek in oantal oare films. Yn feite is it plot en ein fan 'e film direkt ôfhinklik fan jo ynspannings. En it sjocht der hiel nijsgjirrich út.
Ienfâldige en fertakke logika fan plotûntwikkeling
Applikaasje op it wurk
Neist trainings- en ferdivedaasjeprogramma's hawwe ûntwikkelders in grut oantal applikaasjes makke dy't bedoeld binne foar profesjoneel gebrûk. In foarbyld is it MindRec-programma, dat is makke foar medyske, sport, gewoane psychologen en psychologen dy't wurkje mei fertsjintwurdigers fan wet hanthaveningsburo's.
Hoe wurdt it brûkt? De persoan set in neuroheadset op, de psycholooch begjint it programma en begjint de sesje. Tidens de sesje wurdt de folgjende ynformaasje kontrolearre en opnommen yn it kompjûterûnthâld, nammentlik: nivo fan konsintraasje, oandacht, nivo fan meditaasje, rau EEG-sinjaal, yn ferskate soarten fisualisaasje tagelyk, yn it berik fan 0 oant 70 Hz . Sinjalen ferdield yn frekwinsjeberiken dy't it spektrum fan it haadsinjaal foarmje. De ferdieling is makke yn 8 berik: Delta, Theta, Low Alpha, High Alpha, Low Beta, High Beta, Low Gamma, High Gamma. As it nedich is, wurde audio- en fideo-opnames fan 'e aksjes fan' e psycholooch útfierd.
It opnommen materiaal kin wurde besjoen, alles te sjen dat yn 'e sesje yn realtime waard werjûn. As de psycholooch net direkt wat opmurken hat, dan by it opnij studearjen fan 'e sesje of training, kin hy feroaringen yn' e harsenswelle-reaksjes studearje en fergelykje mei audiofisuele ynformaasje. Dit is in heul weardefol ark foar elke spesjalist op it fjild.
In oare opsje is neuromarketing. De neuroheadset lit jo marketingûndersyk dwaan, om't it de emosjonele reaksje fan in persoan toant op bepaalde marketingstimuli. Dit is folle effektiver, om't by enkêtes en fragelisten minsken net altyd earlik binne yn har antwurden. En neurostúdzje sil jo helpe om it echte antwurd te sjen, earlik en ûnpartidich. Troch in fokusgroep te sammeljen en testen út te fieren mei in neuroheadset, kinne jo resultaten krije dy't sa ticht mooglik by de realiteit binne.
Ynteraksje mei eksterne apparaten
In oar nijsgjirrich gebiet fan wurkjen mei neuroheadsets is remote control fan eksterne apparaten. Hiel populêr ûnder bern, bygelyks, binne racing games dy't tastean konkurrinsje tusken twa, trije en fjouwer dielnimmers. Hjir is in bekend foarbyld fan sokke spultsjes:
Wolle jo mei wat oars boartsje? Asjebleaft, hjir binne oare ûntjouwings dy't ek populêr wurden binne.
Puzzlebox Orbit Helicopter
In boartersguodhelikopter dy't wurdt regele troch de krêft fan tinken. De standert ferzje lit jo de fleanhichte fan 'e helikopter kontrolearje, mar d'r binne in protte tafoegings dy't dit boartersguod meitsje yn in krêftige harsensfitnessmasine. Resinsje .
Zen Lamp
De lampe wjerspegelet jo psycho-emosjonele steat yn 'e foarm fan in gloed fan in bepaalde kleur. Ideaal foar it ûntwikkeljen fan meditaasjefeardigens.
Force Trainer II
De meast amusante lytse ding. Makket in holografyske ôfbylding fan 'e spielomjouwing en objekten yn in transparante piramide. En de spiler, mei help fan harsenkommando's, kontrolearret dizze objekten.
Necomimi
De leuke kattearen binne oer de hiele wrâld in hit wurden. It apparaat is folslein selsfoarsjennend en hat gjin ferbining mei in kompjûter of smartphone nedich. De brûker docht de earen oan, set se oan en krijt de kâns om syn stimming (psycho-emosjonele steat) te demonstrearjen troch dizze earen te bewegen. Trouwens, in ferlykber produkt, , waard net populêr sels yn syn heitelân, Japan. Wêr't de headset yn dit gefal is ynfoege, kinne jo sels útfine.
Neuro-headset - ferdivedaasje as in nuttich ark?
By it lêzen fan it artikel kin it lykje dat neuronale ynterfaces en headsets benammen bedoeld binne om in persoan te fermeitsjen of syn emosjonele need te amusearjen. Dit is lykwols perfoarst net wier. In neuroheadset, keppele oan passende software, kin goed helpe om in lid te ûntwikkeljen nei swiere blessueres en de negative gefolgen fan slimme blessueres te ferminderjen. Dêrom brûke wittenskippers aktyf neurotechnology om minsken te helpen.
Bygelyks, yn 2016 makken Amerikaanske wittenskippers fan Johns Hopkins University in neurale ynterface dy't helpt om yndividuele fingers fan in biomeganyske prothese te kontrolearjen. In jier letter ûntwikkele har Eastenrykske kollega's fan 'e Universiteit fan Graz in systeem foar it skriuwen fan muzyk mei de krêft fan tinken. It is ûntwurpen foar muzikaal bejeftige minsken mei in beheining.
Spesjalisten fan 'e Universiteit fan Kalifornje mei in neurale ynterface, neuromuskulêre stimulearring en ophinging ferlamme fan 'e taille nei ûnderen. En Braziliaanske ûndersikers koene tegearre mei kollega's út 'e FS, Switserlân en Dútslân foar in part yn pasjinten mei help fan in neurale ynterface, firtuele realiteit en eksoskelet. Untjouwings binne ek oan 'e gong om te ynteraksje mei pasjinten mei locked-in syndroom. De technology sil helpe om sokke pasjinten te identifisearjen, mei har te kommunisearjen en kontrôle oer it lichem te herstellen.
Facebook is begon te wurkjen oan in net-invasive neurale ynterface dy't brûkers sil helpe te typen sûnder in toetseboerd. Nissan hat in harsens-masine-ynterface ûntwikkele om gedachten te lêzen by it riden om reaksjetiden te ferbetterjen. En Elon Musk wol sels it brein ferbine mei in kompjûter om foar te kommen dat de wrâld troch keunstmjittige yntelliginsje oernimme kin.
Russyske bedriuwen kinne noch net opskeppe fan in protte prestaasjes op it mêd fan neurotechnology. Rostec hat lykwols koartlyn in pre-produksjeprobe presintearre fan in apparaat dat sil helpe om ynformaasje te wikseljen tusken it harsens en in ekstern apparaat. De helm waard ûntwikkele troch it Institute of Electronic Control Machines (INEUM) neamd nei. I.S. Brook. Der wurdt fan útgien dat de neurale ynterface sil meitsje it mooglik om te kontrolearjen elektroanyske en elektromechanyske apparaten: prosthetics, vehicles.
Wat wachtet op 'e merk foar neurale ynterface?
Neffens , de wrâldwide merk foar kompjûterynterface sil $ 2022 miljard berikke troch 1,72. No is it haadgebiet fan tapassing fan neurale ynterfaces medisinen, mar ferdivedaasjegebieten, lykas de militêre en yndustriële sfearen, ûntwikkelje aktyf. In neuro-headset foar it kontrolearjen fan in fjochtsrobot is net langer allinich in swiete fantasy fan hegebrows yn unifoarm, mar in folslein oplosber probleem.
Fanwegen it feit dat neurale headsets in iepen omjouwing biede dy't kin wurde brûkt om jo eigen software te meitsjen, ûntwikkelet ek privee neuroprogrammearring. Bygelyks, ien fan 'e merklieders, NeuroSky, is beskikber foar ûntwikkelders absolút fergees. En as gefolch ferskine mear en mear applikaasjes dy't de mooglikheden fan dit platfoarm brûke.
Lit ús opmerke dat it inisjatyf foar de wiidfersprate ynfiering fan neurale ynterfaces en harsenschips net allinich stipe, mar ek krityk hat. Oan 'e iene kant kinne neuronale ynterfaces de behanneling fan traumatyske harsensferwûningen, ferlamming, epilepsy of skizofreny ferbetterje. Oan 'e oare kant kinne sokke technologyen sosjale ûngelikens fergrutsje.
D'r binne soargen dat d'r op it stuit gjin juridyske of etyske basis is foar it ynfieren fan elektroden yn in sûn persoan. Dêrnjonken kin de neuronale ynterface it minsklik brein in objekt meitsje dat oerheden, advertearders, hackers, reptilen en oare yndividuen wolle penetrearje, dêr't in normale persoan net wierskynlik bliid wêze sil. En yn 't algemien kinne de neuronale ynterface en headsets de skaaimerken fan in persoan feroarje, syn psyche en aktiviteit as yndividu beynfloedzje, en it begryp fan minsken as fysiologyske wêzens fersteure.
Yn 't algemien is it dúdlik dat neurotechnologyen trochgean sille ûntwikkelje. Mar it is ûnmooglik om te foarsizzen wannear't se wirklik tagonklik en noch effektiver sille wurde.
Wat is oars nijsgjirrich op it blog?
→
→
→
→
→
Boarne: www.habr.com