Neuralink Ilona Maske. Vierter Teil: нейрокомпьютерные Schnittstellen

Exzentrisch im besten Sinne des Wortes der Unternehmer, Playboy, Philanthrop danach hat ilon Musk auf der ganzen Welt bekannt. Er ist es, der beschlossen hat, die Menschheit in den Weltraum, den mars zu besiedeln, zu verzichten Einweg-Raketen. Er beschloss, die Welt sauberer machen, Pfropfen wir mit Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren auf der selbst Autos. Während entfalten diese Unternehmen, er sitzt nicht untätig. Er wollte Neuralink, die uns helfen, neue Menschen werden. Ohne Grenzen und ohne Schwächen, wie es in der neuen Welt (Ilona Maske). Dokumentieren verrückte Ideen die Maske, wie immer, bot sich Tim Urban mit WaitButWhy (er schrieb über künstliche Intelligenz, die Besiedlung des mars und SpaceX). Präsentieren eines der besten Werke der modernen wissenschaftlich-populären Journalismus. Weiter in der ersten Person.

Im Jahr 1969 Wissenschaftler namens Eberhard Фетц Verband ein Neuron des Affen mit Zifferblatt vor Ihrem Gesicht. Pfeile zu bewegen hatte, wenn das Neuron aktiviert. Wenn der Affe dachte, dass das Neuron aktiviert und die Pfeile verschoben, Sie bekam ein Bonbon mit dem Geschmack der Banane. Im Laufe der Zeit ein Affe hat sich verbessert in diesem Spiel, weil ich wollte mehr leckere Süßigkeiten. Monkey gelernt aktivieren einzelne Neuron und war der erste Charakter, die нейрокомпьютерный-Schnittstelle.

In den nächsten Jahrzehnten der Fortschritt war sehr langsam, aber bis Mitte der 90er Jahre die Situation begann sich zu ändern und seitdem ist alles beschleunigt.

Da unser Verständnis des Gehirns und beschichtenden Ausrüstungen ziemlich primitiv, unsere Bemühungen, in der Regel konzentriert sich auf die Schaffung von einfachen Schnittstellen, die verwendet werden in jenen Bereichen des Gehirns, die wir verstehen am besten, wie die Motorische Rinde und der visuelle Kortex des Gehirns.

Und weil das menschliche Experimente sind nur möglich für Personen, die versuchen, die CQM für die Linderung Ihres Leidens — und weil die Nachfrage des Marktes konzentriert sich genau darauf — unsere Bemühungen wurden fast vollständig gewidmet zur Wiederherstellung der verlorenen Funktionen für Menschen mit Behinderungen.

Die Größten der Branche CQM Zukunft, die einen Menschen mit magischen Fähigkeiten und wandeln die Welt, sind jetzt in der Lage, Keim — und wir müssen von Ihnen geführt zu werden, sowie Ihre Vermutungen, darüber nachzudenken, wie kann die Welt im Jahre 2040, 2060 oder Jahr 2100.

Fangen Wir mit ihm.

Ist ein Computer, erstellt von Alan Тьюрингом im Jahr 1950. Er heißt ACE Pilot. Ein Meisterwerk seiner Zeit.

Jetzt Sieh dir das an:

Wenn Sie die Beispiele unten Lesen, möchte ich Sie vor Augen gehalten, wie die Analogie —

ACE Pilot ist für iPhone 7 gleichen

als

jedes Beispiel CQM unten ist für ______________

— und versuchen Sie sich vorzustellen, was sein sollte an der Stelle Unterstrich. Zu ihm kommen wir später.

In jedem Fall von allem, was ich Las und diskutierte mit den Menschen in diesem Bereich, sind derzeit in Entwicklung befindet sich drei große Kategorien нейрокомпьютерных Schnittstellen:

die Ersten CQM-Typ #1: Verwendung des motorischen Kortex als Fernbedienung

Wenn Sie vergessen, die Motorische Rinde — das ist dieser Buddy:

Viele Bereiche des Gehirns für uns unverständlich, aber die Motorische Rinde unverständlich für uns weniger als andere. Und was noch wichtiger ist, Sie gut картирована, einzelne Teile kontrollieren die einzelnen Teile des Körpers.

Was wichtig ist, ist eine der großen Teile des Gehirns, die verantwortlich für unsere Arbeit. Wenn der Mensch etwas macht, Motorische Rinde fast sicher zieht die Fäden (jedenfalls die physische Seite der Aktion). Daher ist das menschliche Gehirn nicht für das Studium verwenden Sie die Motorische Rinde als Fernbedienung, weil das Gehirn bereits verwendet es in solcher Qualität.

Heben Sie Ihre Hand. Jetzt Tauchen. Sehen? Ihre Hand ist ähnlich wie ein kleines Spielzeug-Drohne, und Ihr Gehirn nutzt einfach die Motorische Rinde als Fernbedienung, um die Drohne flog, und kehrte zurück.

Ziel von NKI auf der Grundlage des motorischen Kortex besteht darin, um eine Verbindung herzustellen, und dann, wenn die Fernbedienung den Befehl aufruft, zu hören diesen Befehl aus und senden Sie es auf jedem Gerät, das in der Lage darauf zu Antworten. Zum Beispiel auf der Hand. Ein Bündel von Nerven — Vermittler zwischen Ihrer Rinde und Ihrer Hand. CQM — Vermittler zwischen Ihrer motorischen Rinde und dem Computer. Alles ist einfach.

Eine der Schnittstellen dieser Art ermöglicht dem Menschen — in der Regel ein Mensch, Lähmung vom Hals entweder mit amputierten Gliedmaßen, — bewegen Sie den Cursor auf dem Bildschirm mit der Kraft der Gedanken.

Alles beginnt mit einer 100-polige многоэлектродной Matrix, die implantiert im motorischen Kortex des Menschen. Die Motorische Rinde bei gelähmten funktioniert perfekt — nur das Rückenmark, das als Vermittler zwischen Rinde und Körper, aufgehört zu arbeiten. So mit eingepflanzten Elektroden-Matrix Forscher Gaben dem Menschen die Möglichkeit, das bewegen der Hand in verschiedene Richtungen. Auch wenn er es nicht machen kann, die Motorische Rinde normal funktioniert, als wenn er könnte.

Wenn jemand auf die flache Hand, seine Motorische Rinde explodiert Aktivität — aber jedes Neuron in der Regel interessiert nur eine Art von Bewegung. Also ein Neuron kann jedes mal ausgelöst, wenn eine Person bewegt seine Hand nach rechts, aber langweilig wird bei der Fahrt in andere Richtungen. Dann nur einem Neuron in einem von diesem erkannt werden könnte, wenn der Mensch will bewegen Sie Ihren arm nach rechts, und Wann nicht. Aber mit der Elektrode von der Matrixaus 100 Elektroden jeder von Ihnen wird hören einzelne Neuron. Also während der Prüfung, wenn die Person gebeten, verschieben die Hand nach rechts, zum Beispiel, 38 aus 100 Neuronen erfasst die Aktivität von Neuronen. Wenn ein Mann will bewegen Sie die Hand nach Links, aktiviert 41 ein anderes. In den Prozess der Ausarbeitung der Bewegungen in verschiedene Richtungen und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, der Computer erhält die Daten von den Elektroden und synthetisiert Sie in das Allgemeine Verständnis der neuronalen aktivierungsmuster, die entsprechende Absichten bewegen sich entlang der X-Koordinate.

Dann, als Sie scheidet diese Daten auf den Bildschirm des Computers, der Mensch kann die Kraft der Gedanken, «versuchen» bewegen den Cursor, wirklich Steuern den Cursor. Und es funktioniert. Mit Hilfe von CQM, die derzeit mit der motorischen Rinde, die Firma BrainGate ermöglichte dem Jungen spielen ein Videospiel mit einem nur die Kraft der Gedanken.

Und wenn 100 Neuronen können Ihnen sagen, wohin Sie den Cursor bewegen wollen, warum können Sie nicht sagen, wenn Sie wollen heben eine Tasse Kaffee und einen Schluck? Das ist, was machte diese Gelähmte Frau:

Eine Andere Gelähmte Frau konnte Fliegen an einem Flugsimulator Kampfjet F-35, und der Affe vor kurzem mit Hilfe des Gehirns fuhr im Rollstuhl.

Und warum beschränkt auf den Händen? Der Brasilianische Pionier CQM Miguel Николелис und sein Team Bauten ein ganzes Exoskelett, erlaubt den gelähmten zu tun offenbarer Auswirkung auf den World Cup.

Exkurs zum Thema Propriozeption

Die Bewegung aller dieser «нейропротезов» fast vollständig abhängig von der Aufnahme von Neuronen, aber um diese Geräte waren wirklich effektiv sind, es sollte nicht einseitig sein, sondern eher eine Schleife, die verbindende Track records und anregend. Wir selten darüber nachdenken, aber viel von Ihrer Fähigkeit, heben Sie Dinge verpflichtet ist, eingehende sensorische Informationen, die die Haut Ihrer Hände löst im Gehirn (sogenannte «Propriozeption»). Онемевшими mit den Fingern sehr schwer zu entzünden Streichhölzer, auch wenn Sie völlig gesund sind. Deshalb, um bionische Gliedmaßen gut gearbeitet haben, sollten Sie akzeptieren und sensorische Informationen.

Die Stimulierung von Neuronen schwieriger zu Lesen. Wie sagt der Forscher Flip Сабес:

«Wenn ich schreibs Aktivitätsdiagramm, das bedeutet nicht, dass ich ganz einfach erstellen Sie dieses Schema Aktivität, nur zum verlieren im Gegenteil. Aber wenn Sie alles vermasseln, und dann kommen Sie neu erstellen, die ursprüngliche Bewegung eines Planeten, kann nicht einfach nehmen und bringen Sie zurück auf die Bahn, denn Sie wird Auswirkungen auf alle anderen Planeten. Ähnlich wie Neuronen funktionieren nicht isoliert, so gibt es fundamentale Irreversibilität. Darüber hinaus, mit allen neuriten und Dendriten nur schwer stimulieren die Nervenzellen, die Sie brauchen, weil Sie sehr eng».

Labor Flip versucht, diese Fragen zu lösen, mit Hilfe des Gehirns. Es stellt sich heraus, wenn der Lohn Affen saftig Schluck Orangensaft, ausgelöst wenn ein Neuron, der Affe mit der Zeit lernt Neuron aktivieren on-demand. Neuron handeln wird in irgendeiner Weise mit der Fernbedienung. Also die normalen Befehle des motorischen Kortex — nur eine der möglichen Kontrollmechanismen. Ähnlich, bis die Technologie CQM wird nicht gut genug für die perfekte Stimulation, die Sie verwenden können neuroplasticity des Gehirns zu umgehen. Wenn es zu schwer zu tun, so dass die Spitze bionische Finger berührten etwas und sendet Informationen zurück, die ähnlich wie das Gefühl der Berührung Ihrer eigenen Finger des Menschen, das Handgelenk kann senden einige andere Informationen an das Gehirn. Zunächst wird es scheinen seltsam für den Patienten — aber letztlich das Gehirn lernt, dieses Signal betrachtet werden wie ein neues Gefühl Screen. Dieses Konzept nennt man «Touch-субституция (Ersatz)», und in Ihr Gehirn zur Bildung von NKI.

In diesen Entwicklungen gibt es Samen von anderen zukünftigen revolutionären Technologien — Schnittstellen wie «Gehirn — das Gehirn».

Николелис ein Experiment, in dem der Motorische Kortex einer Ratte in Brasilien, нажимавшей einer der beiden Hebel in einer Zelle — von denen, wie Sie wußte Ratte, bringt Ihr Vergnügen — über das Internet verbunden war mit der motorischen Rinde eine andere Ratte in den USA. Ratte in den USA wurde in einem ähnlichen Käfig, mit Ausnahme der Tatsache, dass, im Gegensatz zu Ratten in Brasilien, Sie hatte keine Informationen darüber, welche Ihrer beiden Hebel bringt Ihr Vergnügen — abgesehen von den Signalen, die Sie bekommt von der brasilianischen Ratten. Im Laufe des Experiments, wenn die amerikanische Ratte richtig gewählt Hebel, das gleiche, das zieht die Ratte in Brasilien, beide Ratten erhielten eine Auszeichnung. Wenn die falsche gezogen hat, nicht erhalten. Interessant ist, dass im Laufe der Zeit die Ratten wurden immer besser und besser zusammenarbeiten, wie ein Nervensystem — obwohl Sie keine Ahnung hatten über die Existenz von einander. Der Erfolg der amerikanischen Ratten ohne Information lag bei 50%. Mit den Signalen, die vom Gehirn kommenden brasilianischen Ratten, Erfolg stieg auf 64%. Hier ist das Video.

Teilweise hat es funktioniert und auf den Menschen. Zwei Menschen in verschiedenen Gebäuden arbeiteten gemeinsam, spielen ein Videospiel. Ein Spiel gesehen, mit dem anderen hielt er den Controller. Mit einfachen EEG Headset, der Spieler, der das Spiel gesehen, konnte sich nicht bewegen mit den Händen, denken über die Bewegung Ihrer Hand zu «Schießen» - Controller — und da Ihre Gehirne wurden untereinander, der Spieler mit dem Controller fühlte Signal in den Finger und drücktedie Taste.

die Ersten CQM Typ #2: künstliche Ohren und Augen

Es Gibt mehrere Gründe, den blinden das Augenlicht zu geben und Ton taub — unter den verfügbaren Kategorien нейрокомпьютерных Schnittstellen.

Erstens, wie die motorischen Kortex, sensorische Teil des Kortex ist ein Teil des Gehirns, die wir verstehen ganz gut, zum Teil, weil Sie dazu neigen, gut картироваться.

Zweitens, unter den vielen ersten Ansätze brauchten wir mit dem Gehirn zu tun haben — war es möglich, die Interaktion mit den Orten, wo die Ohren und die Augen mit dem Gehirn verbinden sich, weil dort die häufigsten Verstöße.

Und während die Aktivität des motorischen Kortex Bestand hauptsächlich in der Messung von Neuronen zum abrufen von Informationen aus dem Gehirn, künstliche Sinnesorgane funktionieren anders — die Stimulierung der Nervenzellen für das versenden von Informationen nach innen.

In den letzten Jahrzehnten beobachteten wir eine unglaubliche Entwicklung von Cochlea-Implantaten.

Exkurs zum Thema, wie funktioniert ein Gerücht

Wenn Sie denken, dass «hören» - Sound, geschieht Folgendes:

Das, was wir als Klang diese Modelle Schwingungen der Luftmoleküle um den Kopf. Wenn Gitarren-saite, die Stimmbänder oder leiser Sound produzieren, es entsteht durch Vibrationen, die stoßen die nächsten Moleküle der Luft, und Sie dehnen sich wie eine Kugel, ähnlich wie die Oberfläche des Wassers dehnt sich nach außen an der Stelle, wo der Stein fällt.

Ihr Ohr — ist eine Maschine, die wandelt diese Schwingungen in elektrische Impulse. Jedes mal, wenn die Luft (oder Wasser, oder irgendein anderes Medium Moleküle, die vibrieren können) geht in das Ohr, das Ohr überträgt ein genaues Bild von Vibrationen in einen elektrischen Code, der dann geschickt in die Nervenenden. Die Nerven aktionspotentiale auslösen, die schicken den Code in auditive Kortex für die Verarbeitung. Ihr Gehirn bekommt die Informationen, und wir nennen das Verfahren zur Herstellung dieses einen bestimmten Typ von Informationen «hören».

Die Meisten Gehörlose oder schwerhörige Menschen haben keine Probleme mit den Nerven oder auditorischen Rinde — Sie haben in der Regel Probleme mit dem Ohr. Ihr Gehirn genauso bereit wie jeder andere, der Umwandlung in elektrische Impulse hören — nur Ihre auditorischen Kortex erhält keine elektrischen Impulse, weil die Maschine, die wandelt Vibrationen in der Luft diese Impulse, ist nicht seine Aufgabe.

Das Ohr hat viele Teile, aber es ist eine Schnecke, insbesondere übt eine wichtige Umwandlung. Wenn die Vibrationen fallen in die Flüssigkeit in der Schnecke, mit tausenden von feinen Härchen, устилающих, vibrieren, und Zellen, die gebunden sind, diese voloskam, wandeln die mechanische Energie der Schwingungen in elektrische Signale, die dann erregen den Hörnerv. Dies sieht wie folgt aus:

Snail sortiert die eingehenden Ton auf der Frequenz. Hier ist ein cooles Diagramm, das zeigt, warum Tiefe Töne werden am Ende der Cochlea, während die hoch — am Anfang (und auch warum das Ohr kann hören, den Klang auf einen bestimmten maximalen und minimalen Frequenzen):

Ein Cochlear-Implantat ist ein kleiner Computer, der an einem Ende ein Mikrofon (der auf dem Ohr sitzt), und auf einem anderen Draht, der eine Verbindung mit einer Reihe von Elektroden entlang der Schnecke.

Der Ton in das Mikrofon (ein kleiner Haken am oberen Teil des Ohres) und ist in eine braune Ding, das Ton verarbeitet, um herauszufiltern weniger nützliche Frequenzen. Dann braune Ding überträgt die Informationen durch die Haut, durch elektrische Induktion, in ein anderes Bauteil des Computers, das wandelt die Informationen in elektrische Impulse um und schickt Sie in die Cochlea. Die Elektroden gefiltert nach Häufigkeit der Impulse, wie eine Schnecke, und stimulieren den Hörnerv, wie die Härchen in der Schnecke. So sieht es von außen:

Mit Anderen Worten, ein künstliches Ohr führt die gleiche Funktion der Umwandlung von Ton in Schwingungen und die übertragung in den Hörnerv, wie auch das gewöhnliche Ohr.

Aber es ist nicht perfekt. Warum? Denn, nur um ein Geräusch im Gehirn mit der gleichen Qualität, wie auch das gewöhnliche Ohr, müssen Sie 3500 Elektroden. Die meisten Cochlea-Implantate enthält insgesamt 16. Sinnig.

Aber wir sind doch in der ära der Pilot ACE — natürlich sinnig.

Allerdings heute ein Cochlea-Implantat ermöglicht es den Menschen, Sprache zu hören und zu sprechen, und es ist schon gut.

Viele Eltern von Gehörlosen Kindern stellen Sie Cochlea-Implantate ein Jahr alt.

Blindheit In der Welt gibt es eine ähnliche Revolution in Form eines Retina-Implantats.

Blindheit ist oft das Ergebnis von Erkrankungen der Netzhaut. In diesem Fall wird das Implantat kann erfüllen eine ähnliche Funktion für das Sehvermögen, wie ein Cochlea-Implantat für Hörgeschädigte (wenn auch nicht so direkt). Er macht das gleiche wie normale Augen, die Weitergabe von Informationen der Nerven in Form von elektrischen Impulsen, wie die Augen.

Komplexere Schnittstelle als ein Cochlear-Implantat, das erste Retina-Implantat wurde von der FDA im Jahr 2011 — es war das Implantat Argus II, hergestellt von Second Sight. Retina-Implantat sieht so aus:

Und funktioniert so:

Retina-Implantat verfügt über 60 sensoren. In der Netzhaut etwa eine Million Neuronen. Sinnig. Aber sehen verschwommene Kanten, Formen, Spiel von Licht und Dunkelheit deutlich besser, als nicht zu sehen, überhaupt nichts. Was besonders interessant ist, ein gutes Sehvermögen zu erreichen braucht es nicht Millionen von sensoren — Modellierung erlaubt anzunehmen, dass 600-1000 Elektroden wird genug für die Gesichtserkennung und Lesen.

die Ersten CQM-Typ #3: tiefenhirnstimulation

Seit Ende der 1980er Jahre,Tiefe Hirnstimulation ein weiteres grobem Werkzeug, das alle so ändert sich das Leben für viele Menschen.

Auch CQM ist eine Kategorie, die nicht mit der Außenwelt verbunden — ist die Verwendung нейрокомпьютерных Schnittstellen für die Behandlung oder Verbesserung selbst, ändern etwas im inneren.

Das, was hier passiert, ist die Elektrode ein oder zwei Drähte, in der Regel mit vier separaten электродными Grundstücken, die in das Gehirn eingeführt werden und oft irgendwo im limbischen System. Dann in den oberen Teil des Brustkorbs implantiert kleinen elektroherzschrittmacher und schließen an den Elektroden. Hier ist es:

Dann die Elektroden können als eine kleine Ladung nach der Notwendigkeit, die nützlich für viele wichtige Stücke. Zum Beispiel:

• Reduzierung des Zitterns bei Menschen mit Parkinson-Krankheit
• Verringerung der schwere der Attacken
• Reduzierung von Zwangsstörungen

Im Rahmen der Experimente (das heißt noch ohne die Genehmigung der FDA) Wissenschaftler haben es geschafft, erweichen bestimmte Arten von chronischen Schmerzen, wie Migräne oder Phantom Schmerzen in den Extremitäten, heilen Angst oder Depression bei PTSD oder in Kombination mit muskuläre Stimulation wiederherzustellen bestimmte gestörte Regelung der Arbeit des Gehirns, die brach nach einem Schlaganfall oder einer neurologischen Erkrankung.

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Hier in diesem Zustand ist noch schwach entwickelten Bereich CQM. Und in diesem Moment angehört, danach hat ilon Musk. Für ihn und für Neuralink, moderne CQM-Industrie ist der Punkt A. Bis wir untersucht die Vergangenheit in all diesen Artikeln, um nahe an den gegenwärtigen Augenblick. Jetzt ist es Zeit in die Zukunft zu schauen — um herauszufinden, was ist der Punkt B und wie wir es zu erreichen.

Fortsetzung folgt.