ควบคุมรถด้วยพลังแห่งความคิด: อุปกรณ์เข้าใจความต้องการของเราได้อย่างไรโดยไม่ต้องใช้คำพูด

พูดคุยกับญาติ เล่นเกมคอมพิวเตอร์ และควบคุมอุปกรณ์เทียม - ทั้งหมดนี้สามารถทำได้ด้วยซ้ำ

คนเป็นอัมพาต สิ่งที่คุณต้องมีคือพลังแห่งความคิดและอินเทอร์เฟซของสมองและคอมพิวเตอร์

คนเป็นอัมพาตกลับคืนสู่ชีวิตปกติได้อย่างไร?

เจมส์ จอห์นสันหวังว่าสักวันเขาจะนั่งลงได้หลังพวงมาลัยอีกครั้ง หากเขาทำเช่นนี้ก็ให้ใช้เพียงพลังแห่งความคิดของเขาเท่านั้น ในเดือนมีนาคม 2017 จอห์นสันคอหักจากอุบัติเหตุ และเป็นอัมพาตเกือบทั้งไหล่ลงไป

ผู้เชี่ยวชาญด้านการฟื้นฟูสมรรถภาพของจอห์นสันแนะนำให้เขารู้จักโดยนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (Caltech) ในเมืองพาซาดีนา เขาได้รับเชิญให้เข้าร่วมการทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับอินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมอง (BCI หรือ BCI)

ก่อนอื่นเขาเข้ารับการผ่าตัดศัลยกรรมประสาทและฝังอิเล็กโทรดสองกริดเข้าไปในเปลือกสมอง อิเล็กโทรดเหล่านี้จะบันทึกการยิงของเซลล์ประสาทในสมอง ต่อไป นักวิจัยใช้อัลกอริธึมเพื่อถอดรหัสความคิดและความตั้งใจของเขา จากนั้นระบบจะใช้การทำงานของสมองของจอห์นสันเพื่อควบคุมแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ หรือช่วยให้เขาเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่เฉพาะเจาะจง

ครั้งแรกที่จอห์นสันใช้อินเทอร์เฟซสมองและคอมพิวเตอร์ ซึ่งปลูกฝังในเดือนพฤศจิกายน 2018 เขาสามารถเลื่อนเคอร์เซอร์ไปรอบๆ หน้าจอได้ ในการทำเช่นนี้คุณเพียงแค่ต้องคิดเกี่ยวกับมัน

ตั้งแต่นั้นมา Johnson ได้ใช้ BCI เพื่อควบคุมแขนหุ่นยนต์สำหรับเล่นวิดีโอเกมและขับรถจำลองในความเป็นจริงเสมือน จอห์นสันเป็นหนึ่งใน 35 คนที่มี BCI ฝังอยู่ในสมองในระยะยาว มีห้องปฏิบัติการเพียงประมาณ 12 แห่งเท่านั้นที่ทำการศึกษาดังกล่าว แต่จำนวนนี้กำลังเพิ่มขึ้น

อุปกรณ์อ่านความคิดและช่วยให้คุณทำสิ่งที่ต้องการได้ดีเพียงใด

ตลอดระยะเวลา 5 ปีที่ผ่านมา ขอบเขตของทักษะนั้นสามารถฟื้นฟูได้โดยใช้ BCI ได้ขยายตัวอย่างมาก ในปี 2021 นักวิทยาศาสตร์ได้บรรยายถึงกรณีที่ผู้ป่วยใช้แขนหุ่นยนต์ที่ส่งการตอบสนองทางประสาทสัมผัสไปยังสมองของเขาโดยตรง อีกทั้งยังเป็นอุปกรณ์พูดเทียมสำหรับผู้ที่สูญเสียความสามารถในการพูดเนื่องจากโรคหลอดเลือดสมอง และชายคนหนึ่งที่สามารถสื่อสารด้วยความเร็วสูงสุดในขณะที่จินตนาการว่าเขากำลังเขียนด้วยมือ

สามารถกู้คืนคำพูดได้หรือไม่?

“หนึ่งในผลลัพธ์ที่ร้ายแรงที่สุดของการบาดเจ็บที่สมองคือการสูญเสียความสามารถในการสื่อสาร” Edward Chang ศัลยแพทย์ระบบประสาทและนักประสาทวิทยาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก กล่าว

เมื่อเริ่มทำงานกับ BCI ผู้เข้าร่วมสามารถเคลื่อนไหวได้เคอร์เซอร์บนหน้าจอคอมพิวเตอร์ จินตนาการถึงการเคลื่อนไหวของมือและการกดปุ่ม การสื่อสารด้วยเคอร์เซอร์ดังกล่าวทำให้สามารถถ่ายโอนอักขระได้ประมาณ 40 ตัวต่อนาที โดยบันทึกนี้จัดทำขึ้นในปี 2560 โดยทีมที่นำโดย Krishna Shena นักประสาทวิทยาจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในแคลิฟอร์เนีย

จากนั้นในปี 2021 กลุ่มเดียวกันได้รายงานแนวทางใหม่ที่เดนนิส เดกราเร สมาชิกสามารถถ่ายทอดตัวละครได้มากเป็นสองเท่า

เพื่อนร่วมงานของ Shenoy - Frank Willett - แนะนำให้ Degrayลองนึกภาพเขาเขียนคำด้วยมือในขณะที่นักวิจัยศึกษาข้อมูลจากเยื่อหุ้มสมองสั่งการของเขา บางครั้งระบบมีปัญหาในการแยกวิเคราะห์สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับตัวอักษรที่มองเห็นได้คล้ายกับตัวอักษร - r, n และ h แต่โดยทั่วไปแล้ว ระบบสามารถระบุตัวอักษรทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย

อัลกอริธึมการถอดรหัสแสดงความแม่นยำ 95% แต่เมื่อใช้การแก้ไขอัตโนมัติ ซึ่งคล้ายกับในสมาร์ทโฟนทั่วไป ความแม่นยำเพิ่มขึ้นเป็น 99%

แต่มีอีกวิธีในการถ่ายทอดข้อมูลEdward Chang ศัลยแพทย์ประสาทและนักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก ได้คิดค้นแนวทางที่เน้นการพูดมากกว่าการเขียน เช่นเดียวกับข้อความที่ประกอบด้วยตัวอักษรแต่ละตัว คำพูดประกอบด้วยหน่วยเสียงแต่ละหน่วยที่เรียกว่าหน่วยเสียง ในภาษาอังกฤษมีหน่วยเสียงประมาณ 50 หน่วย หน่วยเสียงแต่ละหน่วยสามารถรับได้ด้วยการเคลื่อนไหวของระบบเสียง ลิ้น และริมฝีปาก

กลุ่มช้างทำงานเพื่อศึกษาส่วนแรกสมองที่สร้างหน่วยเสียงและคำพูดจึงเป็นบริเวณที่ไม่ค่อยเข้าใจเรียกว่าเปลือกกล่องเสียงส่วนหลัง นักวิจัยได้สร้างระบบถอดรหัสคำพูดที่แสดงสัญญาณที่ถอดรหัสของผู้ใช้เป็นข้อความบนหน้าจอ ในปี 2021 กลุ่มรายงานว่าอุปกรณ์ดังกล่าวอนุญาตให้บุคคลสื่อสารโดยใช้ชุดคำศัพท์ 50 คำที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ความเร็วคือ 15 คำต่อนาที

ในกรณีนี้นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้บันทึกข้อมูลจากเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ แต่พวกเขาใช้อิเล็กโทรดที่วางอยู่บนพื้นผิวของเปลือกสมองซึ่งตรวจจับกิจกรรมเฉลี่ยของเซลล์ประสาททั้งหมด สัญญาณไม่แม่นยำเท่ากับสัญญาณจากอิเล็กโทรดที่ฝังอยู่ในเปลือกสมอง แต่วิธีการนี้มีการบุกรุกน้อยกว่า

มีอุปกรณ์ดังกล่าวเป็นสาธารณสมบัติหรือไม่?

ปัจจุบันการปลูกรากฟันเทียมส่วนใหญ่ซึ่งบันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทแต่ละตัว ถูกสร้างขึ้นโดย Blackrock Neurotech พวกเขาเป็นผู้พัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ในซอลท์เลคซิตี้ แต่ในช่วงเจ็ดปีที่ผ่านมา ความสนใจทางการค้าใน BCI เพิ่มขึ้นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ในปี 2559 ผู้ประกอบการ Elon Musk เปิดตัว NeuraLynx ในซานฟรานซิสโกเพื่อพัฒนาอุปกรณ์ที่คล้ายกัน บริษัทระดมทุนได้ 363 ล้านดอลลาร์

ประธานคณะกรรมการ Blackrock NeurotechFlorian Solzbacher กล่าวว่าเขาต้องการนำระบบ BCI ออกสู่ตลาดภายในหนึ่งปี ในเดือนพฤศจิกายน 2021 สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) ซึ่งควบคุมอุปกรณ์ทางการแพทย์ ได้เปิดตัวกระบวนการตรวจสอบผลิตภัณฑ์ของบริษัทแบบเร่งด่วนเพื่อให้นำออกสู่ตลาดได้ง่ายขึ้น บางทีอินเทอร์เฟซของพวกเขาอาจกลายเป็นผลิตภัณฑ์มวลชนชิ้นแรกในพื้นที่นี้

ถัดไปคืออะไร

ผู้เชี่ยวชาญเน้นย้ำว่านักพัฒนาอุปกรณ์ BCI เชิงพาณิชย์จะต้องทำงานโดยไม่มีการควบคุมดูแลจากผู้เชี่ยวชาญเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่าอินเทอร์เฟซทำงานได้ดีพอ ๆ กันสำหรับผู้ใช้แต่ละคน

พวกเขายังตั้งข้อสังเกตว่าความก้าวหน้าในการเรียนรู้ของเครื่องจะช่วยแก้ปัญหาแรกได้ แต่การจะบรรลุประสิทธิภาพระดับสากลโดยไม่คำนึงถึงผู้ใช้นั้นเป็นงานที่ยากกว่า

นอกจากนี้ นักจริยธรรมยังเน้นย้ำว่าว่าผู้ใช้ควรควบคุมข้อมูลอุปกรณ์ได้อย่างเต็มที่ เทคโนโลยีสมัยใหม่ไม่สามารถถอดรหัสความคิดส่วนตัวของผู้คนได้ อย่างไรก็ตาม นักพัฒนาจะมีข้อมูลเกี่ยวกับบทสนทนาทั้งหมดของผู้ใช้ เช่นเดียวกับข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับสุขภาพของสมองของพวกเขา มีข้อสังเกตว่า IMC เป็นความเสี่ยงด้านความปลอดภัยทางไซเบอร์รูปแบบใหม่

อ่านเพิ่มเติม:

มันถูกตามล่ามาหลายศตวรรษ: เรารู้อะไรเกี่ยวกับดาววัลแคนข้างดวงอาทิตย์?

นักฟิสิกส์ได้ทดลองยืนยันกฎพื้นฐานใหม่สำหรับของเหลว

นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบที่มาของการระเบิดวิทยุลึกลับที่มาจากอวกาศ