Geleidelik kom baie nuwe dinge ons lewens binne. Die ontwikkeling van tegnologie staan nie stil nie, en môre is dit dalk moontlik waarvan ons gister nie durf droom het nie. Die neurorekenaarkoppelvlak (NCI) maak die verband tussen die menslike brein en tegnologie, hul gedeeltelike interaksie, werklik.
Wat is NCI?
NCI is 'n stelsel vir die uitruil van inligting tussen die menslike brein en 'n elektroniese toestel. Die uitruiling kan tweerigting wees, wanneer elektriese impulse van die toestel na die brein kom en omgekeerd, of eenrigting, wanneer slegs een voorwerp inligting ontvang. In eenvoudiger terme, NCI is wat genoem word "bestuur van die krag van denke." 'n Baie belangrike ontdekking, wat reeds wyd gebruik word op baie terreine van die lewe.
Hoe werk NCI?
Die neurone van die brein dra inligting na mekaar oor deur elektriese impulse te gebruik. Dit is 'n baie komplekse en ingewikkelde netwerk wat wetenskaplikes nog nie volledig kan ontleed nie. Maar met die hulp van NCI het dit moontlik geword om 'n deel van die inligting van breinimpulse te lees en dit na elektroniese toestelle oor te dra. Hulle kan op hul beurt transformeerimpulse tot aksie.
Geskiedenis van studie NCI
Dit is opmerklik dat die werke van die Russiese wetenskaplike IP Pavlov op gekondisioneerde reflekse die basis geword het vir die ontwikkeling van die NC-koppelvlak. Ook 'n belangrike rol in die studie van NCI is gespeel deur sy eie werk oor die regulatoriese rol van die serebrale korteks. IP Pavlov se navorsing het aan die begin van die twintigste eeu by die Instituut vir Eksperimentele Geneeskunde in St. Later is Pavlov se idees in die rigting van die NC-koppelvlak ontwikkel deur die Sowjet-fisioloog P. K. Anokhin en die Sowjet- en Russiese neurofisioloog N. P. Bekhtereva. Globale NCI-navorsing het eers in die 1970's in die Verenigde State begin. Eksperimente is op ape, rotte en ander diere uitgevoer. In die loop van navorsing het wetenskaplikes wat met eksperimentele ape werk, uitgevind dat sekere areas van die brein verantwoordelik is vir die bewegings van hul ledemate. Sedert hierdie ontdekking is die daaropvolgende lot van NCI verseël.
Elektro-ensefalografie (EEG)
Elektro-enfalografie is 'n metode om die elektroniese impulse van die brein te lees deur nie-indringende elektrodes aan 'n persoon se kop te heg. 'n Nie-indringende metode is 'n metode waarin elektrodes aan die kop van 'n persoon of dier geheg word, sonder om direk in die serebrale korteks in te steek. Die EEG-metode het relatief lank gelede verskyn en het 'n groot bydrae gelewer tot die ontwikkeling van die brein-rekenaar-koppelvlak. Die EEG-metode word vandag steeds gebruik omdat dit goedkoop en doeltreffend is.
Stages of NCI
Inligting wat van die menslike brein kom, word verwerkelektroniese toestel in vier stappe:
- Ontvang sein.
- Voorbehandeling.
- Interpretasie en klassifikasie van data.
- Data-uitvoer.
Eerste stadium
In die eerste stadium word elektrodes óf direk in die serebrale korteks geplaas (indringende metode) óf aan die oppervlak van die kop geheg (nie-indringende metode). Die proses van lees van inligting van breinselle begin. Die elektrodes samel data in van individuele sisteme van neurone wat verantwoordelik is vir verskeie aksies.
Voorbehandeling
By die tweede stadium van die brein-rekenaar-koppelvlak word die ontvangde seine vooraf verwerk. Die toestel onttrek seinkenmerke om die komplekse samestelling van data te vereenvoudig, onnodige inligting en geraas wat inmeng met duidelike breinseine uit te wis.
Derde fase
By die derde stadium van die NDT-koppelvlak word inligting vanaf elektriese impulse in 'n digitale kode geïnterpreteer. Dit dui op 'n aksie, 'n sein waaraan die brein gegee het. Die resulterende kodes word dan geklassifiseer.
Data-uitvoer
Inligting-uitset vind in die vierde stadium plaas. Die gedigitaliseerde data word uitgestuur na 'n toestel wat aan die brein gekoppel is, wat 'n verstandelik gegewe opdrag uitvoer.
Neuroprostetika
Een van die hoofareas van implementering van die breinkoppelvlak is medisyne. Neurale prosteses is ontwerp om die verband tussen die menslike brein en die werking van sy organe te herstel, om organe te vervang wat deur siekte of besering beskadig is, met die daaropvolgende herstel van die funksies van 'n gesonde liggaam. NCI kan veral goed wees vir mense met verlamming of verlies van ledemate. In die gebruik van neurale prostese word die werkingsbeginsel van die brein-rekenaar-koppelvlak gebruik. Om dit baie eenvoudig te stel, is 'n persoon toegerus met prostetiese arms of bene, waaruit elektroniese inplantings lei na die area van die brein wat verantwoordelik is vir die beweging van hierdie ledemaat. Neuroprostetika het baie toetse geslaag, maar die moeilikheid van die massagebruik daarvan lê in die feit dat die NCI nie die breinseine ten volle kan lees nie, en die beheer van prosteses in die alledaagse lewe buite die laboratorium is moeilik. 'n Paar jaar gelede wou Rusland die produksie van neuroprostese vestig, maar dit is tot dusver nie geïmplementeer nie.
Gehoorprosteses
As prostetiese ledemate nog nie op die massamark verskyn het nie, dan word die kogleêre inplanting ('n prostese wat help om gehoor te herstel) al lank gebruik. Om dit te ontvang, moet die pasiënt 'n uitgesproke graad van sensorineurale gehoorverlies hê (dit wil sê so 'n gehoorverlies waarin die vermoë van die gehoorapparaat om klanke te ontvang en te ontleed, benadeel word). Gehoorherstel met 'n kogleêre inplanting word gebruik wanneer 'n konvensionele gehoorapparaat nie die verwagte resultate lewer nie. Die inplanting word in die oorapparaat en die aangrensende deel van die kop ingeplant as gevolg van 'n chirurgiese operasie. Soos enige ander brein-masjien-koppelvlak, moet 'n kogleêre inplanting heeltemal by die draer pas. Om te leer hoe om dit te gebruik en die inplanting as 'n nuwe oor te begin waarneem, moet die pasiënt 'n lang kursus van rehabilitasie ondergaan.
Future of NCI
Onlangs kan jy oral oor kunsmatige intelligensie hoor en lees. Dit beteken dat baie mense se droom bewaarheid word – binnekort gaan ons brein in simbiose met tegnologie in. Dit sal ongetwyfeld 'n nuwe era in die ontwikkeling van die mensdom wees. Nuwe vlak van kennis en geleenthede. Danksy die brein-rekenaar-koppelvlak sal 'n groot aantal nuwe en belangrike ontdekkings in baie gebiede van die wetenskap verskyn. Benewens dat dit vir mediese doeleindes gebruik word, kan NCI reeds die gebruiker aan virtuele realiteitstoestelle koppel. Soos virtuele rekenaarmuis, sleutelbord, karakters in virtuele realiteitspeletjies, ens.
Bestuur sonder hande
Die hooftaak van die neurorekenaar-koppelvlak is om die moontlikheid te vind om toerusting sonder die hulp van spiere te beheer. Ontdekkings in hierdie area sal mense met verlamming meer geleenthede gee in beweging, bestuur en toerusting. Reeds nou kombineer NCI die menslike brein en rekenaar kunsmatige intelligensie naatloos. Dit het moontlik geword danksy 'n diepgaande studie van die beginsels van die menslike brein. Dit is op hulle basis dat programme saamgestel word waarop NCI en kunsmatige intelligensie werk.
NTI in robotika
Aangesien wetenskaplikes uitgevind het dat sekere areas van die brein verantwoordelik is vir spierbeweging, het hulle dadelik die idee gehad dat die menslike brein nie net sy eie liggaam kan beheer nie, maar ook 'n menslike masjien kan beheer. Baie verskillende robotmasjiene word nou geskep. Insluitend humanoïede. Robotici streef in hul menslike werkedie gedrag van regte mense na te boots. Maar tot dusver hanteer programmering en kunsmatige intelligensie hierdie taak 'n bietjie slegter as NCI. Deur die NC-koppelvlak te gebruik, kan jy robotledemate van 'n afstand af beheer. Byvoorbeeld, op plekke waar menslike toegang onmoontlik is. Of in werke wat juweliersware-presisie vereis.
NCI vir verlamming
Ongetwyfeld die mees gevraagde is die brein-rekenaar-koppelvlak in medisyne. Beheer van prostetiese arms, bene, beheer 'n rolstoel met jou verstand, bestuur inligting in slimfone, rekenaars sonder hande, ens. As hierdie innovasies alomteenwoordig word, sal die lewenstandaard van mense wat tans beperk is in hul vermoë om te beweeg, verbeter. Die brein sal onmiddellik opdragte na toestelle oordra, wat die liggaam omseil, wat 'n persoon met 'n gestremdheid sal help om beter by die omgewing aan te pas. Maar wanneer hulle neuroprostetika probeer, staar spesialiste probleme in die gesig wat hulle tot vandag toe nie oplossings kan vind nie.
Voor- en nadele van die brein-rekenaar-koppelvlak
Ondanks die feit dat daar baie voordele verbonde is aan die gebruik van die NC-koppelvlak, is daar ook nadele in die gebruik daarvan. 'n Voordeel in die ontwikkeling van NCI in medisyne is die feit dat die menslike brein (veral sy korteks) baie goed by veranderinge aanpas, waardeur die moontlikhede van die NCI-koppelvlak byna onbeperk is. Die vraag lê net agter die ontwikkeling en ontdekking van nuwe tegnologieë. Maar hier is 'n paar probleme.
Onversoenbaarheid van liggaamsweefsel met toestelle
Eers, as jy inskryfinplantings op 'n indringende manier (binne die weefsels), is dit baie moeilik om hul volle verenigbaarheid met die pasiënt se weefsels te bereik. Daardie materiale en vesels wat volledig in organiese weefsel ingeplant moet word, word net geskep.
Onvolmaakte tegniek in vergelyking met die brein
Tweedens, elektrodes is steeds baie eenvoudiger as breinneurone. Hulle is nog nie in staat om al die inligting wat die senuselle van die brein met gemak kan hanteer, oor te dra en te ontvang nie. Daarom is die beweging van die ledemate van 'n gesonde persoon baie vinniger en meer akkuraat as die beweging van neuroprostese, en 'n gesonde oor neem klanke duideliker en meer korrek waar as 'n oor met 'n kogleêre inplanting. As ons brein weet watter inligting om uit te filter en wat om as die belangrikste een te beskou, dan word dit in toestelle met kunsmatige intelligensie gedoen deur mensgeskrewe algoritmes. Totdat hulle die komplekse algoritmes van die menslike brein kan herhaal.
Te veel veranderlikes om te beheer
Sommige wetenskaplike institute beplan om in die nabye toekoms nie 'n aparte neuroprostese van 'n been of arm te skep nie, maar 'n hele eksoskelet vir mense met serebrale gestremdheid. Met hierdie vorm van prostese moet die eksoskelet inligting nie net van die brein af ontvang nie, maar ook van die rugmurg. Met so 'n toestel, gekoppel aan al die belangrike senuwee-eindpunte van die liggaam, kan 'n persoon 'n regte cyborg genoem word. Die dra van 'n eksoskelet sal 'n heeltemal verlamde persoon toelaat om die vermoë om te beweeg te herwin. Maar die probleem is dat die implementering van die beweging nie al is wat van die NCI vereis word nie. Eksoskeletmoet ook balans, koördinasie van bewegings, oriëntasie in ruimte in ag neem. Alhoewel die taak om al hierdie opdragte gelyktydig te implementeer moeilik is.
Mense se vrees vir die nuwe
Die nie-indringende metode van inplantingplasing is effektief in laboratoriumtoestande, maar in die gewone lewe is dit onwaarskynlik dat hierdie metode aan die verwagtinge voldoen wat daaraan gestel word. Die kontak met so 'n verbinding is swak, dit word hoofsaaklik gebruik om seine te lees. Daarom, in medisyne en neuroprostetika, gebruik hulle as 'n reël die chirurgiese metode om elektrodes in die liggaam in te voer. Maar min mense sal instem om hul liggaam en onbekende tegniek te kombineer. Nadat mense gehoor het van die terminators en cyborgs van Hollywood-rolprente, is mense bang vir vooruitgang en innovasies, veral wanneer dit 'n persoon direk raak.
