Акырындык менен жашообузга көптөгөн жаңы нерселер кирип жатат. Технологиянын өнүгүүсү бир орунда турбайт жана эртең биз кечээ кыялданууга батына албаган нерсе болушу мүмкүн. Нейрокомпьютер интерфейси (NCI) адамдын мээси менен технологиянын ортосундагы байланышты, алардын жарым-жартылай өз ара аракеттенүүсүн реалдуу кылат.
NCI деген эмне?
NCI - адамдын мээси менен электрондук аппараттын ортосунда маалымат алмашуу системасы. Алмашуу эки тараптуу, электрдик импульстар аппараттан мээге келгенде жана тескерисинче, же бир гана объект маалымат алганда бир тараптуу болушу мүмкүн. Жөнөкөй тил менен айтканда, NCI "ой күчүн башкаруу" деп аталат. Жашоонун көптөгөн тармактарында кеңири колдонулган абдан маанилүү ачылыш.
NCI кантип иштейт?
Мээнин нейрондору электрдик импульстар аркылуу бири-бирине маалымат жеткиришет. Бул илимпоздор толук анализдей албаган өтө татаал жана татаал тармак. Бирок NCIдин жардамы менен мээ импульстарынын маалыматтын бир бөлүгүн окуп, электрондук аппараттарга өткөрүү мүмкүн болду. Алар, өз кезегинде, өзгөртө алатаракетке түрткү берет.
NCIди изилдөө тарыхы
Белгилей кетчү нерсе, орус окумуштуусу И. П. Павловдун шарттуу рефлекстер боюнча эмгектери NC интерфейсин өнүктүрүүгө негиз болгон. Ошондой эле NCI изилдөөдө маанилүү ролду мээ кабыгынын жөнгө салуу ролу боюнча өзүнүн эмгектери ойногон. И. П. Павловдун изилдөөлөрү 20-кылымдын башында Санкт-Петербургдагы Эксперименталдык медицина институтунда болгон. Кийинчерээк Павловдун NC интерфейси багытындагы идеяларын советтик физиолог П. К. Анохин жана советтик жана орусиялык нейрофизиолог Н. П. Бехтерева иштеп чыгышкан. Глобалдык NCI изилдөөлөрү АКШда 1970-жылдары гана башталган. Маймылдарга, келемиштерге жана башка жаныбарларга эксперименттер жүргүзүлгөн. Изилдөөнүн жүрүшүндө эксперименталдык маймылдар менен иштеген илимпоздор мээнин кээ бир аймактары алардын мүчөлөрүнүн кыймылдарына жооптуу экенин аныкташкан. Бул ачылыштан бери, NCIдин кийинки тагдыры чечилди.
Электроэнцефалография (ЭЭГ)
Электроэнцефалография – адамдын башына электроддорду инвазивдүү эмес түрдө бекитүү аркылуу мээнин электрондук импульстарын окуу ыкмасы. Инвазивдүү эмес ыкма – мээнин кабыгына түз киргизбестен, адамдын же жаныбардын башына электроддорду бекитүү ыкмасы. EEG ыкмасы салыштырмалуу көп убакыт мурун пайда болгон жана мээ-компьютер интерфейсинин өнүгүшүнө чоң салым кошкон. ЭЭГ ыкмасы азыркыга чейин колдонулат, анткени ал арзан жана эффективдүү.
NCI этаптары
Адамдын мээсинен келген маалымат иштетилеттөрт кадам менен электрондук түзмөк:
- Сигнал алуу.
- Алдын ала дарылоо.
- Маалыматтарды чечмелөө жана классификациялоо.
- Дайындардын чыгышы.
Биринчи этап
Биринчи этапта электроддор же түз мээнин кабыгына киргизилет (инвазивдик ыкма) же баштын бетине бекитилет (инвазивдик эмес ыкма). Мээ клеткаларынан маалыматты окуу процесси башталат. Электроддор ар кандай аракеттер үчүн жооптуу нейрондордун айрым системаларынан маалыматтарды чогултат.
Алдын ала дарылоо
Мээ-компьютер интерфейсинин экинчи этабында кабыл алынган сигналдар алдын ала иштетилет. Түзмөк маалыматтын татаал курамын жөнөкөйлөтүү, керексиз маалыматты жана мээнин так сигналдарына тоскоол болгон ызы-чууну жок кылуу үчүн сигналдын мүнөздөмөлөрүн чыгарып алат.
Үчүнчү этап
NDT интерфейсинин үчүнчү этабында маалымат электрдик импульстардан санариптик кодго чечмеленет. Ал мээ берген иш-аракетти, сигналды билдирет. Натыйжада коддор классификацияланат.
Дайындардын чыгышы
Маалымат чыгаруу төртүнчү этапта ишке ашат. Санариптештирилген маалымат мээге туташкан аппаратка чыгарылат, ал акыл-эс менен берилген буйрукту аткарат.
Нейропротездөө
Мээ интерфейсин ишке ашыруунун негизги багыттарынын бири - медицина. Нейрондук протездер адамдын мээси менен анын органдарынын аракетинин ортосундагы байланышты калыбына келтирүүгө, оорудан же жаракаттан жабыркаган органдарды алмаштырууга, кийин дени сак организмдин функцияларын калыбына келтирүүгө арналган. NCI, айрыкча, шал оорусу менен ооруган же буту-колунан ажыраган адамдар үчүн жакшы болушу мүмкүн. Нерв протездерин колдонууда мээ-компьютер интерфейсинин иштөө принциби колдонулат. Жөнөкөй сөз менен айтканда, адамга жасалма кол же буттар орнотулган, алардан электрондук имплантаттар мээнин бул мүчөнүн кыймылы үчүн жооптуу болгон аймакка алып барат. Нейропростетика көптөгөн сыноолордон өткөн, бирок аны массалык түрдө колдонуунун кыйынчылыгы NCI мээнин сигналдарын толук окуй албаганында, ал эми лабораториядан тышкаркы күнүмдүк турмушта протездерди көзөмөлдөө кыйын. Бир нече жыл мурун Орусия нейропротездерди чыгарууну жолго салгысы келген, бирок азырынча бул ишке аша элек.
Угуу протездери
Эгерде протездик буттар массалык рынокто чыга элек болсо, анда кохлеардык имплант (угуу сезимин калыбына келтирүүчү протез) көптөн бери колдонулуп келет. Аны кабыл алуу үчүн оорулууда сенсордук угуунун белгилүү даражасы болушу керек (башкача айтканда, угуу аппаратынын үндөрдү кабыл алуу жана талдоо жөндөмү бузулган угуу жоготуусу). Кохлеардык имплант менен угууну калыбына келтирүү кадимки угуу аппараты күтүлгөн натыйжаларды бербеген учурда колдонулат. Имплант хирургиялык операциянын натыйжасында кулактын аппаратына жана баштын жанаша бөлүгүнө орнотулат. Башка мээ-машина интерфейси сыяктуу эле, кохлеардык имплант дагы колдонуучуга толугу менен туура келиши керек. Аны кантип колдонууну үйрөнүү жана имплантантты жаңы кулак катары кабыл алуу үчүн пациент узакка созулган реабилитация курсунан өтүшү керек.
NCIдин келечеги
Жакында сиз бардык жерде жасалма интеллект жөнүндө угуп жана окуй аласыз. Бул көптөгөн адамдардын кыялы орундалып жатканын билдирет - жакында мээбиз технология менен симбиозго кирет. Бул адамзаттын өнүгүүсүнүн жаңы доору болору талашсыз. Билимдин жана мүмкүнчүлүктөрдүн жаңы деңгээли. Мээ-компьютер интерфейсинин аркасында илимдин көптөгөн тармактарында көптөгөн жаңы жана маанилүү ачылыштар пайда болот. Медициналык максаттарда колдонулгандан тышкары, NCI колдонуучуну виртуалдык чындык түзмөктөрүнө туташтыра алат. Виртуалдык компьютер чычкандары, клавиатура, виртуалдык реалдуулук оюндарындагы каармандар ж.б.
Колсуз башкаруу
Нейрокомпьютер интерфейсинин негизги милдети булчуңдардын жардамысыз жабдууларды башкаруу мүмкүнчүлүгүн табуу. Бул жааттагы ачылыштар шал оорусу бар адамдарга кыймылда, айдоодо жана гаджеттерде көбүрөөк мүмкүнчүлүктөрдү берет. Азыртадан эле NCI адамдын мээсин жана компьютердик жасалма интеллектти айкалыштырат. Бул адамдын мээсинин принциптерин терең изилдөөнүн аркасында мүмкүн болду. Алардын негизинде NCI жана жасалма интеллект иштеген программалар түзүлөт.
NTI робототехникада
Окумуштуулар мээнин кээ бир аймактары булчуңдардын кыймылына жооптуу экенин аныкташкандан кийин, алар дароо эле адамдын мээси өзүнүн денесин гана эмес, гуманоиддик машинаны да башкара алат деген ойго келишкен. Азыр көптөгөн түрдүү роботтук машиналар түзүлүүдө. Анын ичинде гуманоиддер. Роботчулар өздөрүнүн гуманоиддүү иштерине умтулушатчыныгы адамдардын жүрүм-турумун туурап. Бирок азырынча программалоо жана жасалма интеллект бул милдетти NCIге караганда бир аз начарыраак аткарат. NC интерфейсин колдонуу менен сиз роботтук буттарды алыстан башкара аласыз. Мисалы, адам жете албаган жерлерде. Же зергерчиликтин тактыгын талап кылган жумуштарда.
Шал үчүн NCI
Медицинада эң көп талап кылынган мээ-компьютер интерфейси экени талашсыз. Протездик кол-буттарды башкаруу, колясканы акыл менен башкаруу, смартфондордогу, колу жок компьютерлердеги маалыматты башкаруу ж.б.. Бул жаңылыктар бардык жерде жайылса, учурда кыймыл-аракети чектелген адамдардын жашоо деңгээли жакшырат. Мээ денени айланып өтүп, буйруктарды дароо аппараттарга өткөрүп берет, бул майып адамга айлана-чөйрөгө жакшыраак көнүүгө жардам берет. Бирок нейропротездерди колдонуп жатканда адистер бүгүнкү күнгө чейин чечүү жолун таба албаган көйгөйлөргө туш болушат.
Мээ-компьютер интерфейсинин жакшы жана жаман жактары
NC интерфейсин колдонуунун көптөгөн артыкчылыктары бар экендигине карабастан, аны колдонууда кемчиликтер да бар. Медицинада NCIди өнүктүрүүнүн артыкчылыгы адамдын мээси (айрыкча анын кортекси) өзгөрүүлөргө абдан жакшы ыңгайлашат, мунун аркасында NCI интерфейсинин мүмкүнчүлүктөрү дээрлик чексиз. Суроо жаңы технологияларды иштеп чыгуунун жана ачуунун артында гана турат. Бирок бул жерде кээ бир көйгөйлөр бар.
Дене кыртыштарынын аппараттар менен шайкеш келбестиги
Биринчи, эгер кирсеңизимплантаттарды инвазивдүү жол менен (ткандардын ичинде), алардын пациенттин ткандары менен толук шайкештигине жетишүү абдан кыйын. Органикалык кыртыштарга толугу менен имплантацияланышы керек болгон материалдар жана жипчелер гана жаралууда.
Мээге салыштырмалуу техника жеткилең эмес
Экинчиден, электроддор дагы эле мээнин нейрондорунан алда канча жөнөкөй. Мээнин нерв клеткалары оңой ала турган маалыматтын баарын жеткире жана ала алышпайт. Демек, соо адамдын буту-колунун кыймылы нейропротездердин кыймылына караганда алда канча тез жана так болот, ал эми соо кулагы кохлеардык импланты бар кулакка караганда үндөрдү так жана туура кабылдайт. Эгерде биздин мээбиз кайсы маалыматты чыпкалоону жана эмнени негизги деп эсептеш керектигин билсе, анда жасалма интеллекти бар түзмөктөрдө бул адам тарабынан жазылган алгоритмдер аркылуу ишке ашат. Алар адамдын мээсинин татаал алгоритмдерин кайталаганга чейин.
Көзөмөлдөө үчүн өтө көп өзгөрмө
Айрым илимий институттар жакынкы келечекте буттун же колдун өзүнчө нейропротезин эмес, Церебралдык шал оорусу бар адамдар үчүн бүтүндөй экзоскелетти түзүүнү пландаштырууда. Протездин бул түрү менен экзоскелет мээден гана эмес, жүлүндөн да маалымат алышы керек. Дененин бардык маанилүү нерв учтары менен туташтырылган мындай аппарат менен адамды чыныгы киборг деп атоого болот. Экзоскелет кийүү толугу менен шал оорусуна чалдыккан адамдын кыймылдоо жөндөмүн калыбына келтирүүгө мүмкүндүк берет. Бирок маселе кыймылды ишке ашыруу НКИден талап кылынган нерсе эмес. Экзоскелеттең салмактуулукту, кыймылдарды координациялоону, мейкиндикте ориентацияны да эске алуу керек. Бул буйруктардын баарын бир эле учурда аткаруу кыйынга турат.
Элдин жаңыдан коркуу
Имплант коюунун инвазивдүү эмес ыкмасы лабораториялык шарттарда эффективдүү, бирок жөнөкөй жашоодо бул ыкма ага коюлган күтүүлөргө жооп бере албайт. Мындай байланыш менен байланыш начар, ал негизинен сигналдарды окуу үчүн колдонулат. Ошондуктан, медицинада жана нейропротезде, эреже катары, денеге электроддорду киргизүүнүн хирургиялык ыкмасын колдонушат. Бирок бир нече адам денесин жана белгисиз техниканы айкалыштырууга макул болот. Голливуд тасмаларынан терминаторлор жана киборгдор жөнүндө уккан адамдар прогресстен жана инновациялардан коркушат, айрыкча алар түздөн-түз адамга тиешелүү болгондо.
