Neuralink Elon Musk. Fjerde del: brain-computer interfaces

Excentrisk i den bedste betydning af ordet iværksætter, playboy, filantrop Elon Musk er kendt i hele verden. Han besluttede sig for at bringe menneskeheden ud i rummet, til at kolonisere Mars, til at opgive en engangs raketter. Han besluttede sig for at gøre verden renere, transplanterede os fra biler med forbrændingsmotorer til selvkørende biler. Mens der udspiller sig i disse virksomheder, at han ikke sidde med hænderne i lommerne. Han tænkt Neuralink, der vil hjælpe os til at blive nye mennesker. Uden grænser og uden svagheder, som det skal være i den nye verden (Elon musk). For at dokumentere den skøre ideer, Maske, som altid, meldte sig frivilligt Tim urban fra WaitButWhy (han skrev om kunstig intelligens, kolonisering af Mars og SpaceX). Vi præsenterer et af de bedste værker af moderne videnskabs-journalistik. Yderligere, i første person.

I 1969, en forsker ved navn Eberhard af FETs forbundet enkelt neuron i hjernen af en abe med en skive foran hendes ansigt. Pilen var nødt til at bevæge sig, når neuron er aktiveret. Når abe menes, at der er aktiveret et neuron og de pile flyttet, fik hun en slik krydret banan. Over tid, aben begyndte at forbedre sig i dette spil, fordi jeg ville have mere af det lækre slik. Abe lærte at aktivere de enkelte neuroner, og var det første tegn, der modtog brain-computer interface.

I løbet af de næste par årtier, at fremskridt har været ganske langsomt, men i midten af 90-erne begyndte situationen at ændre sig, og siden da har alle spredt.

Fordi vores forståelse af hjernen og elektrode udstyr er forholdsvis primitive, at vores indsats er som regel med henblik på at skabe simple interfaces, der skal bruges i områder af hjernen er, at vi forstår bedst, såsom motoriske cortex og visuelle cortex.

Og da den menneskelige eksperimenter er kun muligt for folk, der forsøger at bruge CQM til lindring af lidelse — og fordi efterspørgslen på markedet er koncentreret om, at vores indsats var næsten udelukkende til at gendanne tabte funktioner til mennesker med handicap.

Den Største industri CQM fremtiden, som vil give folk med magiske evner og forvandle verden er nu i foster — og vi er nødt til at være styret af dem, og gæt, og tænker på, hvad der kan blive verdens i 2040 2060 eller 2100.

Lad os gå igennem dem.

Dette er en computer skabt af Alan Turing i 1950. Det hedder Pilot ES. Et mesterværk for sin tid.

Nu se på dette:

Når du læser de eksempler, jeg vil have dig til at holde øjnene af en analogi

ACE Pilot til iPhone 7 det samme

hvert eksempel nedenfor NKI er ______________

og prøv at forestille dig, hvad der skal være i stedet for bindestreg. Ham vil vi vende tilbage senere.

Under alle omstændigheder, fra hvad jeg har læst og diskuteret med folk i området, som i øjeblikket er i udvikling, er de tre store kategorier af brain-computer interfaces:

den Første NIC-type #1: ved hjælp af motor cortex som en fjernbetjening

Hvis du glemmer, den motoriske hjernebark, er det denne fyr:

Mange områder af hjernen til at forstå, men en motor cortex uforståeligt for os mindre end andre. Og hvad vigtigere er, det er godt Cartaromana, dele af den er i kontrol af specifikke områder af kroppen.

Hvad der er vigtigt, er en af de vigtigste dele af hjernen, der er ansvarlig for vores arbejde. Når en person gør noget, at den motoriske cortex er næsten helt sikkert at trække strengene (mindst den fysiske side af sagen). Derfor kan den menneskelige hjerne ikke er nødt til at lære at bruge den motoriske hjernebark, som fjernbetjeningen, fordi hjernen er allerede bruger det som sådan.

Hæve din hånd. Nu udelade. Se? Din side ser ud som en lille toy drone, og din hjerne bare bruger motor skorpe som en fjernbetjening til drone tog ud og vendte tilbage.

Målet med CQM på grundlag af den motoriske hjernebark er at oprette forbindelse til det, og så når fjernbetjeningen vil få holdet til at høre denne kommando og sende det til nogle enhed, der vil være i stand til at reagere på det. For eksempel, på armen. Et bundt af nerver — mellemled mellem din bark og din hånd. NKI er mellemmand mellem din motor cortex og computeren. Det er simpelt.

En af grænseflader, der er af denne type, som tillader en person, som regel manden, der er lammet fra halsen eller amputerede til at flytte markøren på skærmen ved tanken.

Det Hele starter med 100-pin multi-elektrode-array, som er implanteret i den motoriske hjernebark af mennesket. Motor cortex af den lammede mand, virker perfekt — bare rygmarven, der fungerede som mægler mellem bark og krop stoppede med at arbejde. Således implanteret med en elektrode matrix, forskerne gav folk mulighed for at bevæge armen i forskellige retninger. Selv hvis han ikke kan gøre dette, den motoriske hjernebark fungere normalt, som, hvis han kunne.

Når en person flytter hans hånd, hans motoriske cortex byger af aktivitet, men hver neuron typisk kun er interesseret i én type af bevægelse. Så en neuron kan udløses, når man bevæger sin arm til højre, men vil gå glip af når man bevæger sig i andre retninger. Så kun en enkelt neuron kan identificeres, når en person ønsker at flytte deres hånd til højre, og hvornår ikke. Men med elektrode-matrixaf de 100 elektroder, hver og en af dem vil lytte til en enkelt neuron. Derfor, under test, når folk bliver bedt om at flytte hånden, til højre, for eksempel, 38 af 100 neuroner registrerer aktivitet af neuroner. Når en person ønsker at flytte hånden, venstre, den anden er aktiveret 41. I processen med udvikling af bevægelser i forskellige retninger og med forskellige hastigheder, computeren modtager data fra elektroderne og sammenfatte dem til en fælles forståelse af aktivering af neuroner, der svarer til hensigt at flytte på akserne X-Y.

Så, når de sætter disse data på computerens skærm, kan en person, tankens kraft, "forsøger" at flytte markøren til virkelig at styre markøren. Og det virker. Med hjælp af NRI, der er forbundet med den motoriske cortex, den BrainGate selskab må drengen til at spille et video spil ved hjælp af kun én tankens magt.

Og hvis 100 neuroner kan fortælle dig, hvor de vil flytte markøren, hvorfor kan de ikke fortælle dig, når de ønsker at rejse en Kop kaffe og tage en SLURK? Det er hvad der gjorde dette lammet kvinde:

En Anden lammet kvinde var i stand til at flyve på en simulator af F-35, og aben for nylig med hjernen rejste i en kørestol.

Og hvorfor være begrænset til den ene side? Brasilianske pioneer NKI Miguel Nicolelis og hans team har bygget et ydre skelet, der tillod en lammet person at gøre åbningen kick World Cup.

Tilbagetog om emnet proprioception

Alle disse "neural protese" er næsten helt afhængig af optagelsen af neuroner, men at disse enheder var virkelig effektiv, bør det ikke være ensidige, men snarere en løkke, en tilslutning optagelse af spor og stimulation. Vi tænker sjældent over det, men en stor del af din evne til at løfte ting, der kræves af indkommende sensoriske informationer, som huden på dine hænder sender til hjernen (kaldet "proprioception"). Følelsesløse fingre er meget svært at lys kampen, selv hvis du er helt sund. Derfor, for at bionic lemmer fungeret godt, de er nødt til at tage og kontakt information.

Stimulering af neuroner sværere at læse dem. Siger forsker Flip Sabes:

"Hvis jeg optage et aktivitetsdiagram, det betyder ikke, at jeg vil være i stand til nemt at genskabe denne aktivitet diagram, lige mistet sin Vice versa. Men hvis du rodet op, og gå derefter til at genskabe den oprindelige bevægelse af en af de planeter, man kan ikke bare gå og få hende tilbage i kredsløb, fordi det vil påvirke alle de andre planeter. På samme måde, neuroner ikke arbejder isoleret, så der er en grundlæggende uigenkaldelighed. Hertil kommer, at med al den nerve og dendritter svært at netop stimulerer neuroner, som du har brug for, fordi de er meget tæt forbundet."

Laboratorium Flip forsøger at løse disse problemer med hjernen. Viser sig, at hvis man belønner en abe saftige slurk af appelsinjuice, når den udløses af en enkelt neuron med tiden aben lærer at aktivere neuron-on-demand. Den neuron vil fungere som en slags fjernbetjening. Derfor, den normale kommandoer i den motoriske hjernebark er blot en af de mulige mekanismer af kontrol. Tilsvarende, mens den teknologi, NKI vil ikke være godt nok for perfekt stimulation, kan du bruge neuroplasticity af hjernen til at omgå. Hvis det er for svært at gøre det tip af bionic finger rørte ved noget, og sendte en tilbage oplysninger, som vil svare til den touch-fornemmelse er din person, en hånd, der kan sende enhver anden information til hjernen. I første omgang vil det virke underligt at patienten, men i sidste ende hjernen vil lære at fortolke dette signal som en ny følelse af touch. Dette koncept kaldes "sensorisk erstatning (udskiftning)" og hjernen bidrager til skabelsen af NRI.

Disse udviklinger er frø af andre fremtidige revolutionerende teknologier — som grænseflader "hjerne — hjernen".

Nicolelis gennemførte et eksperiment, hvor den motoriske hjernebark af en rotte i Brasilien, Nazimova en af to løftestænger i et bur — og en af dem vidste, hvad en rotte ville have glædet hende — var forbundet via Internettet til den motoriske hjernebark af en anden rotte i Usa. En rotte i Usa var i en tilsvarende celle, bortset fra at, i modsætning til rotter i Brasilien, hun havde ingen oplysninger om, hvilken af de to håndtag giver hende glæde i tillæg til signaler, den modtager fra den Brasilianske rotter. I eksperimentet, hvis den Amerikanske rotte valgte den højre arm, den samme, der trak rotte i Brasilien, både rotter modtaget en belønning. Hvis der trækkes forkert, ikke er modtaget. Det er interessant, over tid, at rotter, der blev bedre og bedre, arbejdede sammen som en nervesystemet — selv om den havde ingen idé om eksistensen af hinanden. Succesen med den Amerikanske rotte ingen oplysninger, der var 50%. Med signaler fra hjernen Brasilianske rotter, er succesen steget til 64%. Her er den video.

Delvis det virkede på mennesker. To mennesker i forskellige bygninger, der arbejdede sammen, spille et videospil. Man så det spil, de andre var i besiddelse af en controller. Ved hjælp af en simpel EEG-headset, er den spiller, der så spillet kan, uden at flytte hænderne, skal du tænke på at flytte din hånd til at "skyde" på controlleren, — og da deres hjerner blev tilsluttet, skal spilleren med den controller følte signal i finger og pressede- knappen.

den Første NIC-type #2: kunstige øjne og ører

Der er flere grunde til at give syn til de blinde og lyd til døve — blandt de mest overkommelige kategorier af brain-computer interfaces.

For det første, som den motoriske cortex, den sansemæssige del af cortex er den del af hjernen, som vi forstår godt, dels fordi de har tendens godt kortlagt.

For det andet, blandt de mange første tilgange, vi ikke har at gøre med hjernen — du kan interagere med dem steder, hvor de ører og øjne oprette forbindelse til hjernen, fordi det er der, hvor de fleste ofte mødt af ophavsretten.

Mens aktiviteten af den motoriske cortex i hjernen, primært i udlæsning neuroner til at udtrække information fra hjernen, kunstige sanser fungerer forskelligt — stimulerer neuroner til at sende oplysninger ind.

I Løbet af de seneste ti år, har vi oplevet en utrolig udvikling af cochlear-implantater.

Tilbagetog om emnet, hvordan hørelsen fungerer

Når du tror, du "høre" lyden, sker der følgende:

Hvad vi lyde som, at dette er en model af svingninger i luft molekyler omkring hovedet. Når en guitar-streng, stemmebånd eller vinden til at producere den lyd, han er født som et resultat af, at de vibrationer, der skubber den nærmeste luft molekyler, og de udvider som en kugle, ligesom overfladen af vand udvider sig udad i et sted, hvor en sten falder.

øret er en maskine, der omdanner disse vibrationer til elektriske impulser. Når luft (eller vand, eller andet medie, molekyler, som kan vibrere) er inkluderet i øre, øret, oversætter et præcist billede af vibrationer i electrical code, som derefter sendes til de nerveender. Nerver til at udløse handling potentialer, der sender koden i det auditive cortex for behandling. Din hjerne modtager oplysninger, og vi kalder den proces for at få denne særlige type af information "høring".

De Fleste af døve og svært hørehæmmede mennesker ikke har problemer med nerver eller det auditive cortex, hvor de normalt har problemer med øret. Deres hjerner er lige så klar som alle andre for at tænde elektriske impulser i høring — bare deres auditive cortex ikke modtage nogen af de elektriske impulser, fordi den maskine, der konverterer luft vibrationer i disse impulser, ikke gør sit arbejde.

Øret har mange dele, men det var en snegl, navnlig virksomhed, en vigtig transformation. Når vibrationer indtaste væsken i cochlea, tusindvis af tynde hår, der dækkede hendes vibrere, og de celler, der er knyttet til disse hår konvertere den mekaniske energi af vibrationer til elektriske signaler, som derefter stimulerer den auditive nerve. Her er hvordan det ser ud:

Sneglen også sorterer indgående lyd frekvens. Her er en cool diagram, der viser, hvorfor de lave lyde er behandlet i slutningen af cochlea, og høj — i begyndelsen (og også grunden til, at øret kan høre lyd på en bestemt angivne tilladte minimale og maksimale frekvenser):

Et Cochlear implantat er en lille computer, som i den ene ende af en mikrofon (som sidder på øret), og den anden ledning, der forbinder til den vifte af elektroder foring cochlea.

Lyden kommer ind i mikrofonen (den lille krog i toppen af øret) og kommer i en brun ting, der behandler lyden for at bortfiltrere de mindre nyttige frekvenser. Så den brune ting sender oplysninger gennem huden, via elektriske induktion, til en anden computer komponent, der omdanner information til elektriske impulser, og sender det til cochlea. De elektroder, der er af den filtrerede puls i frekvens, som cochlea og stimulere den auditive nerve, som hårene i cochlea. Det er, hvordan det ser ud udefra:

Med Andre ord, det kunstige øre har den samme funktion for at slå lyd til impulser og sender den auditive nerve, som et normalt øre.

Men det er ikke ideelt. Hvorfor? Fordi for at sende lyd til hjernen med samme kvalitet som almindelige øre 3,500 elektroder. De fleste af cochlear implantat er kun 16. Hård sex.

Men vi er i en tid ACE Pilot — naturligvis uhøfligt.

Ikke desto mindre, i dag er cochlear implant giver folk mulighed for at høre, tale og tale, og det er godt.

Mange forældre til døve børn sætter deres cochlear implantater på et år.

Verdens blindhed opstår i en lignende revolution i form af implantatet af nethinden.

Blindhed er ofte resultatet af sygdomme i nethinden. I dette tilfælde, implantatet kan tjene en lignende funktion til at se, hvordan en cochlear-implantat, der kan høre (selv om det ikke direkte). Det gør det samme som normale øjne, nerver at videregive information i form af elektriske impulser, som gør øjnene.

En Mere kompliceret interface end et cochlear implantat, den første retinal implant blev godkendt af FDA i 2011 — det var implantatet Argus II, fremstillet ved Andet Øjekast. Implantat nethinden ser ud som dette:

Og arbejder som dette:

Retinal Implant har 60 sensorer. I nethinden på omkring en million neuroner. Rude. Men at se den slørede kanter, figurer, spil af lys og mørke er meget bedre end ikke at se noget på alle. Hvad der er særlig interessant at opnå en god vision, der ikke har brug for en million sensorer — simulering tilladt os at antage, at 600-1000 elektroder, der ville være tilstrækkelig til ansigtsgenkendelse og læsning.

den Første NIC type #3: deep brain stimulation

Siden slutningen af 1980-erne,deep brain stimulation var en anden stumpe våben, der stadig ændringer, der bor for mange mennesker.

Det er Også den kategori af NRI, som ikke har forbindelse med omverdenen, er brugen af brain-computer interfaces til at behandle eller forbedre dig selv, at ændre noget inde i.

Hvad der sker her, er et eller to elektrode ledninger, som regel med fire individuelle elektrode steder, der er sprøjtet ind i hjernen, og ofte ender et eller andet sted i det limbiske system. Derefter, i den øverste del af brystet lille pacemakeren er implanteret, og er forbundet til elektroder. Her er det:

Så elektroderne kan udstede en lille afgift, som er nødvendig, som er nyttig for mange af de vigtige brikker. For eksempel:

den

• reduktion i tremor hos mennesker med Parkinsons sygdom
• mindske alvoren af angreb
• for reduktion af obsessiv-kompulsiv sygdom

I løbet af eksperimenter (det er, uden godkendelse fra FDA), forskere var i stand til at afhjælpe visse typer af kroniske smerter ligesom migræne eller fantomsmerte, helbrede angst og depression med PTSD, eller i kombination med muskel stimulation til at genskabe nogle brudt struktur af hjernen, der brød sammen efter en apopleksi eller neurologisk sygdom.

* * *

Her i denne tilstand er stadig underudviklet region NKI. Og i dette øjeblik, det omfatter Elon Musk. For ham og for Neuralink, moderne NKI-branchen er punkt A. Mens vi studerede de sidste over disse artikler for at komme til stede i øjeblikket. Nu er det tid til at se fremad — at finde ud af, hvad punkt B er, og hvordan vi kommer til det.

For at fortsætte.