Думка керує машиною: як ШІ трансформує інтерфейси мозок — комп’ютер

Мозкові імпланти, або нейроімпланти, стрімко розвиваються, переходячи зі сфери наукових досліджень у практичне застосування. Ці технологічні пристрої, що розміщуються на поверхні мозку або прикріплюються до його кори, відкривають нові можливості в медицині та нейронауці.

Основна мета сучасних нейроімплантів — створення біомедичних протезів, здатних обійти ділянки мозку, пошкоджені внаслідок інсульту або інших захворювань. Їхнє застосування варіюється від відновлення сенсорних функцій на кшталт зору до забезпечення рухових можливостей і комунікації для людей із важкими травмами.

Ключовий компонент цієї технології — інтерфейси мозок — комп’ютер (BCI). Вони дають змогу створити прямий зв’язок між нейронними системами та комп’ютерними чипами, відкриваючи нові горизонти в лікуванні та реабілітації пацієнтів із різними неврологічними порушеннями.

Останніми роками розвиток штучного інтелекту значно прискорив прогрес у галузі нейроімплантів. ШІ не тільки покращує обробку сигналів мозку, а й дає змогу створювати більш адаптивні та ефективні системи BCI.

ForkLog розглянув, як штучний інтелект трансформує технології нейроімплантів, який вплив це чинить на розвиток науки і які перспективи відкриваються перед медициною і суспільством загалом.

Від фантастики до реальності: переваги імплементації ШІ в BCI

Уже кілька десятиліть нейрохірурги успішно використовують мозкові імпланти для лікування хвороби Паркінсона та інших рухових розладів. Метод глибокої стимуляції мозку допоміг більш ніж 160 000 пацієнтів.

Однак впровадження ШІ дає змогу зробити ці технології ще ефективнішими, розширюючи їхнє застосування на відновлення слуху, зору або здатності говорити. Це досягається шляхом зчитування сигналів активності мозку, їх інтерпретації за допомогою штучного інтелекту та відтворення потрібних дій.

Використання таких даних, оброблених ШІ, відкриває можливості для ефективнішого управління біопротезами. Моторизовані кінцівки виконуватимуть дії, задумані пацієнтом, подібно до того, як здорові люди керують своїми руками і ногами.

Ба більше, ШІ-імпланти потенційно можуть поліпшити когнітивні здібності або навіть пам’ять людини. Утім, ця сфера поки що обмежена суворими медичними регуляціями.

Як ШІ розшифрує мозок

Інтеграція методів машинного навчання, глибокого навчання і нейронних мереж у системи BCI дає змогу досягти нових висот у декодуванні складних сигналів мозку й адаптації до індивідуальних потреб людини. Алгоритми можуть використовуватися для інтерпретації розумової активності під час виконання завдань рухової уяви.

У сфері оброблення та аналізу сигналів ШІ застосовується для вилучення значущих ознак із нейронних сигналів і придушення різних видів шуму. Це підвищує точність і правдивість зібраних даних, що критично важливо для ефективної роботи BCI.

Крім того, ШІ сприяє створенню адаптивних інтерфейсів, які можуть підлаштовуватися під індивідуальні особливості та уподобання користувачів, значно підвищуючи зручність використання BCI.

Симбіоз штучного інтелекту і нейроімплантів не тільки покращує наявні технології, а й торує шлях до створення досконаліших та інтуїтивно зрозуміліших інтерфейсів між мозком і комп’ютерними системами, наближаючи нас до нової ери взаємодії людини і машини.

Від керування курсором до створення 3D-моделі: реальні приклади використання BCI

До теперішнього часу технологія вже дає змогу керувати курсором силою думки, усуваючи необхідність у традиційних пристроях введення. Також інтерефейси мозок — комп’ютер на основі ШІ реалізують предиктивний набір тексту, аналізуючи мозкові сигнали і передбачаючи наміри користувача щодо слів або фраз.

У медицині BCI зі ШІ революціонізують допоміжні технології, нейрореабілітацію та діагностику захворювань мозку, відкриваючи шлях до персоналізованих стратегій лікування.

Одне з останніх досягнень продемонструвала компанія Neuralink. Їхній пацієнт через кілька тижнів після імплантації нейрочипа зміг грати у відеоігри та використовувати програмне забезпечення для 3D-проєктування.

Менш ніж за п’ять хвилин після під’єднання пристрою він почав керувати курсором силою думки, а за кілька годин побив світовий рекорд за швидкістю і точністю керування мишею за допомогою BCI.

Темний бік нейротехнологій

Попри величезний потенціал, впровадження ШІ-чіпів у мозок людини пов’язане з низкою серйозних ризиків та етичних проблем.

Існує ймовірність кібератак, які можуть призвести до крадіжки даних або виведення пристрою з ладу. У теорії це матиме катастрофічні наслідки для користувача.

Висока вартість технології може зробити її недоступною для пацієнтів з низьким рівнем доходу, створюючи новий вид нерівності в суспільстві. Ба більше, впровадження ШІ-чіпів у мозок порушує фундаментальні питання про природу людини та її ідентичність.

Технічні перешкоди також залишаються значними. Збір, експорт та інтерпретація сигналів мозку все ще перебувають на ранній стадії розвитку. Інвазивність операцій обмежує їхнє застосування лише випадками тяжкої інвалідності.

Етичні аспекти, пов’язані зі збором, зберіганням і використанням даних про мозок, являють собою серйозні проблеми. Першорядне значення мають захист конфіденційності користувачів і забезпечення інформованої згоди.

Хто очолить революцію інтерфейсів мозок — комп’ютер?

У сфері розробки BCI вже спостерігається стрімкий прогрес із кількома ключовими гравцями, які лідирують у цих інноваційних перегонах. Мабуть, найбільш медійною з них є Neuralink Ілона Маска.

У січні 2024 року стартап провів першу імплантацію пристрою Link людині. У результаті 30-річний параплегік Ноланд Арбо зміг керувати комп’ютерним курсором силою думки.

Synchron, конкурент Neuralink, що фінансується Біллом Гейтсом і Джеффом Безосом, вже імплантував свій пристрій 10 людям. Унікальний підхід компанії полягає у використанні стента для доставлення електродів без необхідності прямого хірургічного втручання в мозок.

Motif Neurotech розробляє неінвазивний інтерфейс, який проникає тільки в череп. Пристрій DOT показав потенціал у стимуляції мозку і може знайти застосування в лікуванні розладів настрою.

Лідером за кількістю людських випробувань є Blackrock Neurotech. Їхній пристрій MoveAgain отримав сертифікат FDA Breakthrough Designation 2021 року.

Проєкт Paradromics розробляє високошвидкісний інтерфейс, але поки не проводив випробувань на людях. Компанія Precision Neuroscience, зі свого боку, створила гнучкий електродний масив завтовшки з людську волосину, який може бути імплантований через невеликий розріз.

Попри відмінності в підходах, усі ці компанії прагнуть одного: розшифрувати наміри користувача через мозкову активність. За прогнозами фахівців, найближчими роками ринок BCI може досягти вартості в кілька мільярдів доларів.

Синергія мозку і машини: висновки

Інтеграція BCI і штучного інтелекту знаменує собою новий крок у нейротехнологіях, відкриваючи безпрецедентні можливості для розширення людських здібностей і розв’язання складних медичних завдань.

Однак розвиток цієї галузі вимагає відповідального підходу. Захист конфіденційності користувачів, забезпечення етичного використання нейроданних і рівний доступ до переваг BCI для всіх верств суспільства мають стати ключовими пріоритетами.

Прозорість досліджень і розробок, а також міждисциплінарна співпраця відіграють вирішальну роль у реалізації потенціалу BCI при збереженні базових прав і гідності людини. Дотримуючись балансу між етикою та інноваціями, ми зможемо створити майбутнє, де нейротехнології служать на благо всього людства, забезпечуючи водночас їхнє безпечне і справедливе використання.