Объяснение мозговых компьютерных интерфейсов (BCI)

Интерфейсы «мозг-компьютер» (BCI) — это устройства, которые создают прямой путь связи между электрической активностью мозга и внешним выходом. Их датчики улавливают электрофизиологические сигналы, передаваемые между нейронами мозга, и передают эту информацию внешнему источнику, например компьютеру или роботизированной конечности, что, по сути, позволяет человеку превращать свои мысли в действия.

Эти мозговые чипы переносят на кожу головы с помощью носимого устройства, хирургическим путем помещают под кожу головы или даже имплантируют в ткань мозга. Идея состоит в том, что чем ближе чип к нейронной сети мозга, тем более четким или «высоким разрешением» можно интерпретировать сигнал.

Интерфейс «мозг-компьютер» (BCI) — это устройство, которое позволяет человеческому мозгу взаимодействовать и управлять внешним программным или аппаратным обеспечением, например компьютером или роботизированной конечностью.

Когда-то это был киборгический научно-фантастический образ, ставший реальностью на заре 2000-х годов, а сейчас интерфейсы «мозг-компьютер» переживают бум: ожидается, что к концу десятилетия рынок с оборотом в 1,74 миллиарда долларов вырастет до 6,18 миллиарда долларов. По мере развития исследований в области медицинских технологий и роста спроса стартапы становятся пионерами новой волны взаимодействия человека и компьютера.

Рамзес Алькайд, генеральный директор нейротехнологического стартапа Neurable, который разрабатывает неинвазивные интерфейсы «мозг-компьютер» в виде наушников, видит потенциал того, что устройства с поддержкой BCI станут повседневным предметом для обычного человека.

«Если мы сможем сделать интерфейсы «мозг-компьютер» доступными и достаточно бесшовными, их можно будет интегрировать в нашу повседневную жизнь так же, как мы сегодня используем смартфоны или ноутбуки», — сказал Алькайд в интервью журналу «Built In». «Но для того, чтобы по-настоящему стать универсальным инструментом, они должны быть удобными, интуитивно понятными и достаточно надежными, чтобы люди могли использовать их, не задумываясь о них сознательно — подобно тому, как мы используем мышь или клавиатуру для взаимодействия с компьютером».

Сегодня наиболее распространенное применение интерфейсов «мозг-компьютер» предполагает перемещение курсора силой мысли. И хотя большинство проектов все еще находятся на экспериментальной стадии, некоторые уже перешли к испытаниям на людях.

Чтение по темеМозговые имплантаты появятся раньше, чем вы думаете. Что это значит?

Хотя интерфейсы «мозг-компьютер» различаются по типу и подходу, все они смоделированы по электрофизиологии нейронной сети мозга.

Когда мы принимаем решение — или даже думаем о его принятии — возникают электрические химические сигналы. Это явление локализовано в нашей нервной системе; более конкретно, в промежутках между нейронами, известных как синапсы, когда они общаются туда и обратно.

Чтобы уловить эту мозговую активность, BCI размещают электроды ближе к местам этих разговоров. Эти датчики обнаруживают напряжение, измеряя частоту и интенсивность каждого «всплеска», когда он срабатывает или потенциально срабатывает.

«Мы улавливаем электрическую болтовню нейронов мозга, общающихся друг с другом».

«Это похоже на микрофон; но в данном случае мы слышим электрическую активность, а не звук», — сказал Крейг Мермел, президент и главный директор по продукции компании Precision Neuroscience, стартапа, разрабатывающего полуинвазивный обратимый нейронный имплантат. «Мы улавливаем электрическую болтовню нейронов мозга, общающихся друг с другом».

Затем эта информация передается через локальное компьютерное программное обеспечение, где она преобразуется в процессе, известном как нейронное декодирование. Именно здесь вступают в силу различные алгоритмы машинного обучения и другие агенты искусственного интеллекта, преобразующие сложные наборы данных, собранные в результате активности мозга, в программируемое понимание того, какими могут быть намерения мозга.

«Ближайшая цель [интерфейсов мозг-компьютер] — вернуть способности тем, кто их потерял», — сказал Самнер Норман, ученый из некоммерческого стартапа Convergent Research и бывший главный специалист по интерфейсам «мозг-компьютер» в компании-разработчике программного обеспечения AE. Студия. «Но в долгосрочной перспективе эта технология также предназначена для создания своего рода третичной коры головного мозга или другого уровня функций человеческого мозга и исполнительных функций, которые позволили бы нам быть почти сверхчеловеческими».