Dần dần, nhiều điều mới mẻ đang bước vào cuộc sống của chúng ta. Sự phát triển của công nghệ không hề dậm chân tại chỗ, ngày mai có thể sẽ là điều mà ngày hôm qua chúng ta không dám mơ tới. Giao diện máy tính thần kinh (NCI) tạo ra mối liên hệ thực sự giữa bộ não con người và công nghệ, tương tác một phần của chúng.
NCI là gì?
NCI là một hệ thống trao đổi thông tin giữa não người và thiết bị điện tử. Sự trao đổi có thể là hai chiều, khi các xung điện từ thiết bị đến não và ngược lại, hoặc một chiều, khi chỉ một đối tượng nhận thông tin. Nói một cách đơn giản hơn, NCI là cái được gọi là "quản lý sức mạnh của tư tưởng." Một khám phá rất quan trọng, đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống.
NCI hoạt động như thế nào?
Các tế bào thần kinh của não truyền thông tin cho nhau bằng cách sử dụng các xung điện. Đây là một mạng lưới rất phức tạp và phức tạp mà các nhà khoa học chưa thể phân tích đầy đủ. Nhưng với sự trợ giúp của NCI, nó đã có thể đọc một phần thông tin của các xung động não và chuyển nó đến các thiết bị điện tử. Đến lượt chúng, chúng có thể biến đổithúc đẩy hành động.
Lịch sử nghiên cứu NCI
Đáng chú ý là các công trình của nhà khoa học Nga IP Pavlov về phản xạ có điều kiện đã trở thành cơ sở cho sự phát triển của giao diện NC. Một vai trò quan trọng trong nghiên cứu của NCI là do công trình nghiên cứu của chính ông về vai trò điều tiết của vỏ não. Nghiên cứu của IP Pavlov được thực hiện vào đầu thế kỷ XX tại Viện Y học Thực nghiệm ở St. Petersburg. Sau đó, ý tưởng của Pavlov theo hướng giao diện NC được phát triển bởi nhà sinh lý học Liên Xô P. K. Anokhin và nhà sinh lý học thần kinh Liên Xô và Nga N. P. Bekhtereva. Nghiên cứu NCI toàn cầu chỉ bắt đầu vào những năm 1970 tại Hoa Kỳ. Thí nghiệm được thực hiện trên khỉ, chuột và các động vật khác. Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học làm việc với những con khỉ thí nghiệm đã phát hiện ra rằng một số vùng não chịu trách nhiệm cho các cử động của tay chân chúng. Kể từ khi phát hiện này, số phận tiếp theo của NCI đã bị phong tỏa.
Điện não đồ (EEG)
Điện não đồ là phương pháp đọc các xung điện tử của não bằng cách gắn các điện cực vào đầu người một cách không xâm lấn. Phương pháp không xâm lấn là phương pháp trong đó các điện cực được gắn vào đầu của người hoặc động vật mà không cần đưa trực tiếp vào vỏ não. Phương pháp điện não đồ xuất hiện cách đây tương đối lâu và có đóng góp to lớn cho sự phát triển của giao diện não - máy tính. Phương pháp điện não đồ vẫn được sử dụng cho đến ngày nay vì nó không tốn kém và hiệu quả.
Các giai đoạn của NCI
Thông tin đến từ não người được xử lýthiết bị điện tử trong bốn bước:
- Nhận tín hiệu.
- Điều trị trước.
- Giải thích và phân loại dữ liệu.
- Đầu ra dữ liệu.
Giai đoạn đầu
Trong giai đoạn đầu, các điện cực được đưa trực tiếp vào vỏ não (phương pháp xâm lấn) hoặc gắn vào bề mặt của đầu (phương pháp không xâm lấn). Quá trình đọc thông tin từ các tế bào não bắt đầu. Các điện cực thu thập dữ liệu từ các hệ thống tế bào thần kinh riêng lẻ chịu trách nhiệm cho các hoạt động khác nhau.
Điều trị trước
Ở giai đoạn thứ hai của giao diện não-máy tính, các tín hiệu nhận được đã được xử lý trước. Thiết bị trích xuất các đặc điểm tín hiệu để đơn giản hóa thành phần phức tạp của dữ liệu, loại bỏ thông tin không cần thiết và tiếng ồn gây nhiễu tín hiệu não rõ ràng.
Giai đoạn thứ ba
Ở giai đoạn thứ ba của giao diện NDT, thông tin được diễn giải từ các xung điện thành mã kỹ thuật số. Nó biểu thị một hành động, một tín hiệu mà não đưa ra. Các mã kết quả sau đó được phân loại.
Đầu ra dữ liệu
Đầu ra thông tin xảy ra ở giai đoạn thứ tư. Dữ liệu số hóa được xuất tới một thiết bị được kết nối với não, thiết bị này sẽ thực hiện một lệnh do tinh thần đưa ra.
Thẩm mỹ thần kinh
Một trong những lĩnh vực thực hiện chính của giao diện não là y học. Các bộ phận giả thần kinh được thiết kế để khôi phục kết nối giữa não người và hoạt động của các cơ quan, để thay thế các cơ quan bị tổn thương do bệnh tật hoặc chấn thương, với việc phục hồi các chức năng của cơ thể khỏe mạnh sau đó. NCI có thể đặc biệt tốt cho những người bị liệt hoặc mất tứ chi. Trong việc sử dụng các bộ phận giả thần kinh, nguyên tắc hoạt động của giao diện não-máy tính được sử dụng. Nói một cách rất đơn giản, một người được lắp tay hoặc chân giả, từ đó cấy ghép điện tử vào vùng não chịu trách nhiệm cho cử động của chi này. Các bộ phận giả thần kinh đã vượt qua nhiều cuộc thử nghiệm, nhưng khó khăn của việc sử dụng đại trà nằm ở chỗ NCI không thể đọc đầy đủ các tín hiệu não và việc điều khiển các bộ phận giả trong cuộc sống hàng ngày bên ngoài phòng thí nghiệm là rất khó khăn. Một vài năm trước, Nga muốn thiết lập sản xuất các chất tế bào thần kinh, nhưng cho đến nay điều này vẫn chưa được thực hiện.
Giả thính
Nếu chân giả chưa xuất hiện trên thị trường đại chúng, thì ốc tai điện tử (một loại chân giả giúp phục hồi thính giác) đã được sử dụng từ lâu. Để nhận được nó, bệnh nhân phải có mức độ nghe kém rõ rệt về thần kinh giác quan (tức là mất thính lực trong đó khả năng tiếp nhận và phân tích âm thanh của máy trợ thính bị suy giảm). Phục hồi thính lực bằng ốc tai điện tử được sử dụng khi máy trợ thính thông thường không cho kết quả như mong đợi. Bộ phận cấy ghép được cấy vào thiết bị tai và phần lân cận của đầu do kết quả của một cuộc phẫu thuật. Giống như bất kỳ giao diện máy não nào khác, ốc tai điện tử phải vừa vặn hoàn toàn với người đeo. Để học cách sử dụng nó và bắt đầu cảm nhận thiết bị cấy ghép như một chiếc tai mới, bệnh nhân cần phải trải qua một quá trình phục hồi chức năng lâu dài.
Tương lai của NCI
Gần đây, bạn có thể nghe và đọc về trí tuệ nhân tạo ở khắp mọi nơi. Điều này có nghĩa là giấc mơ của nhiều người sẽ trở thành hiện thực - chẳng bao lâu nữa bộ não của chúng ta sẽ bắt đầu cộng sinh với công nghệ. Không còn nghi ngờ gì nữa, đây sẽ là một kỷ nguyên mới trong sự phát triển của nhân loại. Mức độ kiến thức và cơ hội mới. Nhờ giao diện não-máy tính, một số lượng lớn các khám phá mới và quan trọng sẽ xuất hiện trong nhiều lĩnh vực khoa học. Ngoài việc được sử dụng cho mục đích y tế, NCI đã có thể kết nối người dùng với các thiết bị thực tế ảo. Chẳng hạn như chuột máy tính ảo, bàn phím, nhân vật trong trò chơi thực tế ảo, v.v.
Quản lý không tay
Nhiệm vụ chính của giao diện máy tính thần kinh là tìm khả năng điều khiển thiết bị mà không cần sự trợ giúp của cơ bắp. Những khám phá trong lĩnh vực này sẽ mang lại cho người bị liệt nhiều cơ hội hơn trong việc di chuyển, lái xe và các tiện ích. Hiện tại, NCI đã kết hợp nhuần nhuyễn giữa bộ não con người và trí thông minh nhân tạo của máy tính. Điều này trở nên khả thi nhờ vào một nghiên cứu sâu sắc về các nguyên tắc của bộ não con người. Dựa trên cơ sở của họ, các chương trình được biên soạn dựa trên đó NCI và trí tuệ nhân tạo hoạt động.
NTI trong robot
Kể từ khi các nhà khoa học phát hiện ra rằng một số vùng não chịu trách nhiệm cho chuyển động của cơ, họ ngay lập tức nảy ra ý tưởng rằng bộ não con người không chỉ có thể điều khiển cơ thể mình mà còn điều khiển một cỗ máy hình người. Hiện nay, nhiều loại máy robot khác nhau đang được tạo ra. Kể cả hình người. Các nhà chế tạo rô bốt phấn đấu trong các tác phẩm hình người của họbắt chước hành vi của người thật. Nhưng cho đến nay, lập trình và trí tuệ nhân tạo đối phó với nhiệm vụ này kém hơn NCI một chút. Sử dụng giao diện NC, bạn có thể điều khiển các chi của robot từ xa. Ví dụ, ở những nơi mà con người không thể tiếp cận. Hoặc trong những công việc đòi hỏi độ chính xác của đồ trang sức.
NCI cho bệnh liệt
Không nghi ngờ gì nữa, yêu cầu cao nhất là giao diện não-máy tính trong y học. Điều khiển tay, chân giả, điều khiển xe lăn bằng trí óc, quản lý thông tin trong điện thoại thông minh, máy tính không cần dùng tay, v.v. Nếu những cải tiến này trở nên phổ biến, mức sống của những người hiện đang bị hạn chế về khả năng di chuyển sẽ được cải thiện. Bộ não sẽ ngay lập tức truyền lệnh đến các thiết bị, vượt qua cơ thể, điều này sẽ giúp người khuyết tật thích nghi với môi trường tốt hơn. Nhưng khi thử nghiệm pháp thẩm mỹ thần kinh, các chuyên gia gặp phải một số vấn đề mà họ không thể tìm ra giải pháp cho đến ngày nay.
Ưu và nhược điểm của giao diện não-máy tính
Mặc dù thực tế là có nhiều ưu điểm khi sử dụng giao diện NC, nhưng cũng có những nhược điểm trong việc sử dụng nó. Một lợi thế trong sự phát triển của NCI trong y học là thực tế là não người (đặc biệt là vỏ não) thích ứng rất tốt với những thay đổi, do đó khả năng của giao diện NCI là gần như vô hạn. Câu hỏi chỉ là đằng sau sự phát triển và khám phá các công nghệ mới. Nhưng có một số vấn đề ở đây.
Sự không tương thích của các mô cơ thể với các thiết bị
Đầu tiên, nếu bạn nhậpcấy ghép một cách xâm lấn (bên trong các mô), rất khó để đạt được sự tương thích hoàn toàn của chúng với các mô của bệnh nhân. Những vật liệu và sợi phải được cấy ghép hoàn toàn vào mô hữu cơ mới được tạo ra.
Kỹ thuật không hoàn hảo so với bộ não
Thứ hai, điện cực vẫn đơn giản hơn nhiều so với tế bào thần kinh não. Chúng vẫn chưa thể truyền và nhận tất cả thông tin mà các tế bào thần kinh của não có thể xử lý một cách dễ dàng. Do đó, cử động tứ chi của người khỏe mạnh nhanh và chính xác hơn nhiều so với chuyển động của các chất tạo thành thần kinh, tai khỏe cảm nhận âm thanh rõ ràng và chính xác hơn tai được cấy điện cực ốc tai. Nếu bộ não của chúng ta biết thông tin nào cần lọc ra và thông tin nào được coi là thông tin chính, thì trong các thiết bị có trí thông minh nhân tạo, điều này được thực hiện bởi các thuật toán do con người viết ra. Cho đến khi họ có thể tái tạo các thuật toán phức tạp của não người.
Quá nhiều biến để kiểm soát
Một số viện khoa học đang có kế hoạch trong tương lai gần để tạo ra không phải một bộ phận thần kinh riêng biệt của chân hoặc tay, mà là một bộ xương ngoài toàn bộ cho những người bị bại não. Với hình thức phục hình này, bộ xương ngoài phải nhận thông tin không chỉ từ não mà còn từ tủy sống. Với một thiết bị như vậy, được kết nối với tất cả các đầu dây thần kinh quan trọng của cơ thể, một người có thể được gọi là một cyborg thực sự. Mang một bộ xương ngoài sẽ cho phép một người bị liệt hoàn toàn lấy lại khả năng di chuyển. Nhưng vấn đề là việc thực hiện phong trào không phải là tất cả những gì được yêu cầu từ NCI. Bộ xương ngoàicòn phải tính đến sự cân bằng, sự phối hợp của các chuyển động, sự định hướng trong không gian. Mặc dù nhiệm vụ thực hiện đồng thời tất cả các lệnh này rất khó.
Người dân sợ hãi vềmới
Phương pháp đặt implant không xâm lấn có hiệu quả trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhưng trong cuộc sống bình thường thì phương pháp này khó có thể đáp ứng được những kỳ vọng đã đặt ra. Tiếp điểm với kết nối như vậy là yếu, nó được sử dụng chủ yếu để đọc tín hiệu. Do đó, trong y học và trong thẩm mỹ thần kinh, theo quy luật, họ sử dụng phương pháp phẫu thuật để đưa các điện cực vào cơ thể. Nhưng ít người sẽ đồng ý kết hợp cơ thể của họ và kỹ thuật chưa biết. Khi nghe nói về những kẻ hủy diệt và cyborg từ các bộ phim Hollywood, mọi người sợ hãi về sự tiến bộ và đổi mới, đặc biệt là khi họ liên quan trực tiếp đến một người.
