Taratibu, mambo mengi mapya yanaingia katika maisha yetu. Maendeleo ya teknolojia hayasimama bado, na kesho inawezekana kile ambacho jana hatukuthubutu kuota. Kiolesura cha kompyuta ya neva (NCI) hufanya muunganisho halisi kati ya ubongo wa binadamu na teknolojia, mwingiliano wao wa sehemu.
NCI ni nini?
NCI ni mfumo wa kubadilishana taarifa kati ya ubongo wa binadamu na kifaa cha kielektroniki. Kubadilishana kunaweza kuwa kwa njia mbili, wakati msukumo wa umeme unatoka kwenye kifaa hadi kwenye ubongo na kinyume chake, au njia moja, wakati kitu kimoja tu kinapokea habari. Kwa maneno rahisi, NCI ndiyo inaitwa "usimamizi wa nguvu ya mawazo." Ugunduzi muhimu sana, ambao tayari unatumika sana katika maeneo mengi ya maisha.
NCI inafanya kazi vipi?
Neuroni za ubongo husambaza taarifa kwa kila mmoja kwa kutumia msukumo wa umeme. Huu ni mtandao mgumu sana na tata ambao wanasayansi bado hawawezi kuuchambua kikamilifu. Lakini kwa msaada wa NCI, iliwezekana kusoma sehemu ya habari ya msukumo wa ubongo na kuihamisha kwa vifaa vya elektroniki. Wao, kwa upande wake, wanaweza kubadilishamisukumo katika tendo.
Historia ya kusoma NCI
Inafaa kukumbuka kuwa kazi za mwanasayansi wa Urusi IP Pavlov kuhusu reflexes zilizowekwa zikawa msingi wa ukuzaji wa kiolesura cha NC. Pia jukumu muhimu katika utafiti wa NCI lilichezwa na kazi yake mwenyewe juu ya jukumu la udhibiti wa cortex ya ubongo. Utafiti wa IP Pavlov ulifanyika mwanzoni mwa karne ya ishirini katika Taasisi ya Tiba ya Majaribio huko St. Baadaye, mawazo ya Pavlov katika mwelekeo wa interface ya NC yalitengenezwa na mwanafiziolojia wa Soviet P. K. Anokhin na mwanafiziolojia wa Soviet na Kirusi N. P. Bekhtereva. Utafiti wa kimataifa wa NCI ulianza tu katika miaka ya 1970 nchini Marekani. Majaribio yalifanyika kwa nyani, panya na wanyama wengine. Katika kipindi cha utafiti, wanasayansi wanaofanya kazi na nyani wa majaribio waligundua kuwa maeneo fulani ya ubongo yanawajibika kwa harakati za viungo vyao. Tangu ugunduzi huu, hatima iliyofuata ya NCI imetiwa muhuri.
Electroencephalography (EEG)
Umeme Njia isiyo ya uvamizi ni njia ambayo electrodes huunganishwa kwenye kichwa cha mtu au mnyama, bila kuingizwa moja kwa moja kwenye kamba ya ubongo. Njia ya EEG ilionekana muda mrefu uliopita na ilitoa mchango mkubwa katika maendeleo ya interface ya ubongo-kompyuta. Mbinu ya EEG bado inatumika leo kwa sababu ni ya bei nafuu na yenye ufanisi.
Hatua za NCI
Maelezo yanayotoka kwenye ubongo wa binadamu yanachakatwakifaa cha kielektroniki katika hatua nne:
- Pokea mawimbi.
- Matibabu ya awali.
- Tafsiri na uainishaji wa data.
- Toleo la data.
Hatua ya kwanza
Katika hatua ya kwanza, elektrodi huingizwa moja kwa moja kwenye gamba la ubongo (njia ya vamizi) au kuunganishwa kwenye uso wa kichwa (njia isiyo ya vamizi). Mchakato wa kusoma habari kutoka kwa seli za ubongo huanza. Elektrodi hukusanya data kutoka kwa mifumo mahususi ya niuroni inayowajibika kwa vitendo mbalimbali.
Matibabu ya awali
Katika hatua ya pili ya kiolesura cha ubongo na kompyuta, mawimbi yanayopokelewa huchakatwa mapema. Kifaa hutoa sifa za mawimbi ili kurahisisha utungaji changamano wa data, kuondoa taarifa zisizo za lazima na kelele zinazotatiza ishara wazi za ubongo.
Hatua ya tatu
Katika hatua ya tatu ya kiolesura cha NDT, maelezo yanafasiriwa kutoka kwa msukumo wa umeme hadi kwenye msimbo dijitali. Inaashiria kitendo, ishara ambayo ubongo ulitoa. Misimbo inayotokana huainishwa.
Toleo la data
Toleo la habari hutokea katika hatua ya nne. Data ya dijiti hutolewa kwa kifaa kilichounganishwa kwenye ubongo, ambacho hutekeleza amri iliyotolewa kiakili.
Neuroprosthetics
Mojawapo ya maeneo makuu ya utekelezaji wa kiolesura cha ubongo ni dawa. Prostheses ya Neural imeundwa kurejesha uhusiano kati ya ubongo wa binadamu na hatua ya viungo vyake, kuchukua nafasi ya viungo vilivyoharibiwa na ugonjwa au kuumia, na urejesho wa baadaye wa kazi za mwili wenye afya. NCI inaweza kuwa nzuri hasa kwa watu walio na kupooza au kupoteza viungo. Katika matumizi ya bandia za neural, kanuni ya uendeshaji wa interface ya ubongo-kompyuta hutumiwa. Ili kuiweka kwa urahisi sana, mtu amefungwa mikono au miguu ya bandia, ambayo implants za elektroniki husababisha eneo la ubongo linalohusika na harakati ya kiungo hiki. Neuroprosthetics imepitisha vipimo vingi, lakini ugumu wa matumizi yake ya wingi upo katika ukweli kwamba NCI haiwezi kusoma kikamilifu ishara za ubongo, na udhibiti wa prostheses katika maisha ya kila siku nje ya maabara ni vigumu. Miaka michache iliyopita, Urusi ilitaka kuanzisha utengenezaji wa neuroprostheses, lakini hadi sasa hii haijatekelezwa.
viungo vya kusikia
Ikiwa viungo bandia bado havijaonekana kwenye soko la watu wengi, basi kipandikizi cha koklea (kiungo bandia kinachosaidia kurejesha usikivu) kimetumika kwa muda mrefu. Ili kuipokea, mgonjwa lazima awe na kiwango cha kutamka cha upotezaji wa kusikia wa hisia (yaani, upotezaji wa kusikia ambao uwezo wa kifaa cha kusikia kupokea na kuchambua sauti huharibika). Urejesho wa kusikia na implant ya cochlear hutumiwa wakati misaada ya kawaida ya kusikia haitoi matokeo yaliyotarajiwa. Kipandikizi huwekwa kwenye vifaa vya sikio na sehemu ya karibu ya kichwa kama matokeo ya operesheni ya upasuaji. Kama kiolesura kingine chochote cha mashine ya ubongo, kipandikizi cha koklea lazima kikae kwa mvaaji kabisa. Ili kujifunza jinsi ya kukitumia na kuanza kuhisi kipandikizi kama sikio jipya, mgonjwa anahitaji kufanyiwa ukarabati wa muda mrefu.
Mustakabali wa NCI
Hivi karibuni, unaweza kusikia na kusoma kuhusu akili bandia kila mahali. Hii ina maana kwamba ndoto ya watu wengi inatimia - hivi karibuni ubongo wetu utaingia kwenye symbiosis na teknolojia. Bila shaka, hii itakuwa enzi mpya katika maendeleo ya wanadamu. Kiwango kipya cha maarifa na fursa. Shukrani kwa interface ya ubongo-kompyuta, idadi kubwa ya uvumbuzi mpya na muhimu itaonekana katika maeneo mengi ya sayansi. Kando na kutumika kwa madhumuni ya matibabu, NCI inaweza tayari kuunganisha mtumiaji kwenye vifaa vya uhalisia pepe. Kama vile kipanya cha kompyuta pepe, kibodi, wahusika katika michezo ya uhalisia pepe, n.k.
Usimamizi bila mikono
Kazi kuu ya kiolesura cha tarakilishi ni kutafuta uwezekano wa kudhibiti vifaa bila usaidizi wa misuli. Ugunduzi katika eneo hili utawapa watu waliopooza fursa zaidi katika harakati, kuendesha gari na vifaa. Tayari sasa NCI inachanganya ubongo wa binadamu na akili ya bandia ya kompyuta bila mshono. Hii ikawa shukrani inayowezekana kwa uchunguzi wa kina wa kanuni za ubongo wa mwanadamu. Ni kwa misingi yao kwamba programu hutungwa ambazo NCI na akili bandia hufanya kazi.
NTI katika robotiki
Kwa kuwa wanasayansi waligundua kuwa maeneo fulani ya ubongo yanahusika na harakati za misuli, mara moja walikuwa na wazo kwamba ubongo wa binadamu unaweza kudhibiti sio mwili wake tu, bali pia kudhibiti mashine ya humanoid. Mashine nyingi tofauti za roboti zinaundwa sasa. Ikiwa ni pamoja na humanoids. Wanaroboti hujitahidi katika kazi zao za kibinadamukuiga tabia za watu halisi. Lakini hadi sasa, programu na akili ya bandia kukabiliana na kazi hii mbaya kidogo kuliko NCI. Kwa kutumia kiolesura cha NC, unaweza kudhibiti viungo vya roboti kutoka kwa mbali. Kwa mfano, katika maeneo ambayo upatikanaji wa binadamu hauwezekani. Au katika kazi zinazohitaji usahihi wa vito.
NCI kwa kupooza
Bila shaka kinachohitajika zaidi ni kiolesura cha ubongo na kompyuta katika dawa. Kudhibiti mikono bandia, miguu, kudhibiti kiti cha magurudumu kwa akili yako, kudhibiti habari katika simu mahiri, kompyuta bila mikono, n.k. Ikiwa ubunifu huu utaenea kila mahali, hali ya maisha ya watu ambao kwa sasa ni mdogo katika uwezo wao wa kusonga itaboresha. Ubongo utasambaza amri mara moja kwa vifaa, kupitisha mwili, ambayo itasaidia mtu mwenye ulemavu kukabiliana vyema na mazingira. Lakini wanapojaribu kutumia mfumo wa neva, wataalamu hukabiliana na matatizo ambayo hawawezi kuyatafutia ufumbuzi hadi leo.
Faida na hasara za kiolesura cha ubongo-kompyuta
Licha ya ukweli kwamba kuna faida nyingi za kutumia kiolesura cha NC, pia kuna hasara katika matumizi yake. Faida katika maendeleo ya NCI katika dawa ni ukweli kwamba ubongo wa binadamu (hasa gamba lake) hubadilika vizuri sana kwa mabadiliko, kwa sababu ambayo uwezekano wa interface ya NCI ni karibu usio na kikomo. Swali ni nyuma tu ya maendeleo na ugunduzi wa teknolojia mpya. Lakini kuna matatizo fulani hapa.
Kutopatana kwa tishu za mwili na vifaa
Kwanza, ukiingiaimplantat kwa njia ya uvamizi (ndani ya tishu), ni vigumu sana kufikia utangamano wao kamili na tishu za mgonjwa. Nyenzo hizo na nyuzi ambazo lazima zipandikizwe kikamilifu kwenye tishu-hai zinaundwa pekee.
Mbinu isiyo kamilifu ikilinganishwa na ubongo
Pili, elektrodi bado ni rahisi zaidi kuliko niuroni za ubongo. Bado hazijaweza kusambaza na kupokea taarifa zote ambazo seli za neva za ubongo zinaweza kushughulikia kwa urahisi. Kwa hivyo, harakati za viungo vya mtu mwenye afya ni haraka sana na sahihi zaidi kuliko harakati za neuroprostheses, na sikio lenye afya hugundua sauti kwa uwazi zaidi na kwa usahihi zaidi kuliko sikio lililo na kuingizwa kwa cochlear. Ikiwa ubongo wetu unajua ni habari gani ya kuchuja na nini cha kuzingatia kama kuu, basi katika vifaa vilivyo na akili ya bandia hii inafanywa na algoriti zilizoandikwa na mwanadamu. Hadi waweze kunakili algoriti changamano ya ubongo wa binadamu.
Vigezo vingi sana vya kudhibiti
Baadhi ya taasisi za kisayansi zinapanga katika siku za usoni kuunda si kiungo tofauti cha mguu au mkono, bali mifupa yote ya mifupa kwa watu walio na kupooza kwa ubongo. Kwa aina hii ya prosthesis, exoskeleton lazima kupokea taarifa si tu kutoka kwa ubongo, lakini pia kutoka kwa kamba ya mgongo. Kwa kifaa hicho, kilichounganishwa na mwisho wote muhimu wa ujasiri wa mwili, mtu anaweza kuitwa cyborg halisi. Kuvaa exoskeleton itawawezesha mtu aliyepooza kabisa kurejesha uwezo wa kusonga. Lakini tatizo ni kwamba utekelezaji wa vuguvugu hilo sio yote yanayotakiwa kutoka kwa NCI. Exoskeletonlazima pia kuzingatia usawa, uratibu wa harakati, mwelekeo katika nafasi. Ingawa kazi ya kutekeleza amri hizi zote kwa wakati mmoja ni ngumu.
Hofu ya watu kwa mpya
Njia isiyovamizi ya uwekaji wa vipandikizi inafaa katika hali ya maabara, lakini katika maisha ya kawaida njia hii haiwezekani kukidhi matarajio iliyowekwa juu yake. Kuwasiliana na uunganisho huo ni dhaifu, hutumiwa hasa kwa ishara za kusoma. Kwa hiyo, katika dawa na katika neuroprosthetics, kama sheria, hutumia njia ya upasuaji ya kuanzisha electrodes ndani ya mwili. Lakini watu wachache watakubali kuchanganya mwili wao na mbinu isiyojulikana. Baada ya kusikia kuhusu vifuta na cyborgs kutoka filamu za Hollywood, watu wanaogopa maendeleo na ubunifu, hasa wakati unahusu mtu moja kwa moja.
