Interfeţe creier - computer

Poate va intereseaza: despre interfeţe creier – computer si neuro-ştiiţă.

1. Un interviu cu Dr. Allison despre interfeţe creier - computer, neuro-ştiiţă şi topicurie fiebinti din domeniu: Poate fi creierul uman citit sau reprodus de un computer?

Dr. Brendan Allison, a obţinut un titlul de doctor la University of California, San Diego [are diplomă şi un doctorat în psihologie de la Universitatea din San Diego (nr: una dintre cele mai bine văzute universităţi în domeniul neuroştiinţei şi ştiinţelor cognitive)].
şi este unul dintre cei mai proeminenţi tineri cercetători în domeniul sistemelor BCI. Dr. Allison şi-a dedicat ultimi zece ani studiului sistemelor BCI alături de Jon Wolpaw (SUA) şi Jaime Pineda (SUA) iar de curind s-a alăturat laboratorului condus de Gert Pfurtscheller (Austria).

Ce e o interfaţă creier-computer?

Sistemele BCI sînt echipamente care permit oamenilor să comunice fără să se mişte. În schimb, oamenii pot să efectueze activităţi simple doar cu ajutorul gîndiri. Sistemele BCI (BCI from eng: Brain Computer Interface). au permis oamenilor să scrie, navigheze pe internet, sa controleze un brat robotic sau scaun cu rotile. Utilizatorul trebuie să poarte pe cap o cască EEG cu nişte electrozi. Cîteva sisteme folosesc electrozi implantaţi în creier prin intermediul unei intervenţii chirurgicale, dar majoritatea sistemelor nu necesită astfel de proceduri.Sunt folosite cu precădere de persoane care au dificultăţi severe care nu le permit să vorbească sau să folosească interfeţele conventionale. Există persoane cu anumite tipuri de vătămări ale creierului, boala lui Lou Gehrig, comoţii cerebrale, etc care nu pot comunica fară ajutorul unui sistem BCI.
Sistemele BCI sînt foarte simple şi nu pot fi folosite pentru a controla gîndurile oamenilor. Cercetarea în domeniul sistemelor BCI încearcă să folosească activitatea cerebrală pentru a ajuta oameni să trimită mesaje, nu să schimbe activitatea cerebrală „scriind” informaţii în creier. Sîntem foarte foarte departe de scenariile din filmele science-fiction.
Există un interes destul de ridicat în a pune la dispoziţie persoanelor cu un grad ridicat de invaliditate o modalitate de a comunica. Cred că aceste sisteme vor deveni practice şi pentru pacienţi cu un nivel mai redus de invaliditate dar nu cred că vor ajunge să înlocuiască interfeţele tradiţionale de comunicare (tastatura, mouse-ul). Cred că totuşi în anumite condiţii sistemele BCI pot fi folositoare şi pentru oameni sănătoşi atunci cînd acestea au de efecutat anumite operaţii care le ţin mîinile ocupate. În final cred că sistemele BCI vor putea să ajute nu doar la comunicare dar şi la „repararea” (vindecarea) anumitor afecţiuni cerebrale.

Sistemele BCI se pot împarţi în două clase mari: invazive şi neinvazive. Ce ne poţi spune despre ele?

Sistemele BCI invazive au la bază senzori care sînt plasaţi în creier sau direct pe suprafaţa creierului. Aceşti sensori crează o imagine mult mai directă/reală a activităţii creierului, dar pentru aplicarea lor e necesară o intervenţie chirurgicală. Electrozi plasaţi în creier sînt denumiţi „microelectrozi”. Ca personalităţile în acest domeniu i-aş numi pe Phil Kennedy şi John Donoghue, munca lor bazîndu-se pe experimente efectuate pe animale. Electrozi plasaţi pe suprafaţa creierului măsoară activitatea ECoG (electrocorticogram). În ECoG BCI cei mai vizibili cercetători sînt Kai Miller, Eric Leuthardt şi Gerwin Schalk.
Sistemele BCI neinvazive sînt de departe cele mai comune deoarece nu necesită nici un fel de intervenţie chirurgicală. Majoritatea sistemelor BCI neinvazive se bazează pe analiza semnalului EEG (electroencefalograma). Aceasta măsoară în timp real activitatea electrică a creierului vizibilă la suprafata scalpului


Alinoz: Ce parere aveţi despre articolele din presă care au ca subiect sistemele BCI? Fac ele un serviciu domeniului?

BA: Din păcate nu. Majoritatea articolelor din presă care au ca şi subiect sistemele BCI au o calitate îndoielnică. Majoritatea reporterilor nu îşi fac tema de casă şi nu au idee despre ce vorbesc în articol, de aceea artiolele lor sînt pline de greşeli şi opinii false sau preconcepute. Am văzut peste 20 de articole, în ultima perioadă, care tocmai anunţau că tocmai cineva a înventat primul sistem BCI. Într-adevăr unul singur poate fi „primul sistem BCI” dar acela a fost realizat cu cîteva decenii în urmă. Majoritatea articolelor descriu doar munca unui singur laborator şi creează impresia că doar cei prezentaţi în acel articol se ocupă de domeniul respectiv ceea ce e total fals. Foarte puţini reporteri contactează direct un expert în domeniu şi de aici rezultă multe din inadvertenţele prezente în majoritatea articolelor. Le recomand cititorilor să caute articole recenzate de experţi în domeniu pentru a nu-şi forma o idee greşită.
Recent am am rămas plăcut impresionat de un reportaj de 60 de minute apărut pe 2 Noiembrie 2008, poate fi gasit online cautînd după numele reporterului (Pelley). Reportajul are ca subiect central un sistem BCI dezvoltat în laboratorul lui Wolpaw şi prezintă un pacient care foloseşte sistemul, de asemenea sînt prezentate şi rezultate ale unor sisteme BCI invazive din laboratorul profesorilor Donoghue şi Schwartz.

Ce este neuro-ştiinţa? Ne puteţi prezenta o imagine de ansamblu a domeniului?

Neuro-ştiinţa se ocupă cu studiul sistemului nervos. Există mai multe feluri de cercetători în domeniul neuro-ştiinţei, avînd subdomenii diferite de interes. Cea mai mare parte dintre acestea nu au nimic de a face cu sistemele BCI. De exmplu, uni cercetători studiază sistemul nervos la nivel molecular, ei sînt interesaţi cum se transferă compuşi chimici între celulele sistemului nervos. Rezulatele lor nu afectează cercetarea din domeniul sistemelor BCI. Alţi studiază sistemul nervos la nivel cognitiv, ei încercă să gasească legătura dintre activitatea cerebrală şi ceea ce gîndim sau facem. Acesta este nivelul de care sînt interesat, fiind şi foarte folositor sistemelor BCI. Alţii îl studiază făra nici un fel de scopuri practice, doar de dragul ştiinţei. E important să înţelegem mai multe despre modul în care funcţionează el. O mare parte dintre cercetători din domeniul neuro-ştiinţei au ca scop crearea unor noi medicamente, echipamente (sistemele BCI) sau terapii.

Alinoz: Care sînt şansele de a decoda creierul uman şi implementa într-un computer? S-a discutat destul de mult în ultimele luni despre acest teorie (“The singularity”). Care este opinia dumneavoastră despre acest subiect?

Da, e adevărat, a fost un subiect intens dezbătut în comunitatea neuro-ştiinţifică şi nu numai (nr: „Scientific american”, „IEEE Spectrum” şi alte reviste au alocat ediţii intregi acestui subiect), oameni se întreabă cum ai putea pune creierul uman într-un computer.
Opinia mea personală este ca sîntem foarte departe de putea realiza aşa ceva şi cred că nu o să fie niciodată posibil. În acest moment, neuro-ştiinţa încă are de aflat răspunsuri la întrebări fundamentale, abia am început să înţelegem cîte ceva din ceea ce mulţi denumesc „ultima încercare” (înţelegerea modului în care funcţioneaza creierul uman la toate nivelele). Cum comunică neuronii informaţia? Cum se formează memoria? Cum acelaşi organ formează personalităţi diferite la oameni diferiţi? Care e diferenţa între gândirea conştientă şi cea inconştientă? Deci, avem multe de înţeles pînă a fi capabili să ne punem această întrebare şi încă mult mai mult pînă sa putem să oferim un răspuns. Nu suntem nici pe departe capabili să construim un sistem care să aproximeze funcţionarea sistemului nervos uman. De exemplu, există cercetători care încercă să creeze un sistem vizual artificial pentru ajutorarea persoanelor cu dificultăţi de vedere. Chiar şi a face un bloc mic de neuroni să crească ca şi neuroni normali s-a dovedit a fi o sarcină foarte dificilă. Creierul uman e fantastic şi un organ incredibil de complex, în fapt cel mai complex lucru pe care l-am întâlnit, şi nu cred în posibilitatea de al copia într-o maşină. De fapt nu sîntem aproape nici de a copia creierul unui şoarece sau păsari cu atît mai puţin creierul uman.


extrase dintr-un Interviu realizat pentru stiinta.info de Alin „Ozzi” Brindusescu.

[www.stiinta.info]

In contextul temei dezbătute cu dr. Allison redau mai jos doua informaţii apărute în publicaţiile de specialitate în iunie 2009

1. MAŞINA DE CITIT GÂNDURILE ESTE PRINTRE NOI

Un colectiv de cercetatori de la universitatea americana Vanderbilt, din Nashville, a pus la punct o metoda de "citire a gandurilor", cu ajutorul unui tomograf medical de ultima generatie. Oamenii de stiinta au reusit sa ghiceasca, cu o rata a succesului de 80 la suta, la care anume dintre cele doua imagini privite anterior experimentului se gandeau subiectii in momentul scanarii cu tomograful.

Cercetatorii au folosit un tomograf de tipul fMRI ((imagistica prin rezonanta magnetica functionala). Dr Stephanie Harrison, coordonatoarea studiului de la Vanderbilt University, a lucrat cu sase voluntari, aratand fiecaruia, pe monitorul computerului, doua imagini diferite -- un cerc pe care erau suprapuse fasii aproape orizontale si un cerc traversat de fasii aproape verticale. In tot acest timp, creierele subiectilor erau scanate de tomograf, pe al carui ecran era vizibila activarea anumitor parti ale creierului.

Ulterior, cei sase au fost rugati sa se gandeasca la una singura dintre imaginile vazute, la alegerea lor. Privind noile imaginide pe monitorul tomografului, oamenii de stiinta au fost in masura sa identifice, in opt din zece cazuri, imaginea la care tocmai se gandeau subiectii. Un rezultat semnificativ din punct de vedere statistic.

Intr-un alt studiu, realizat in 2008 in California, subiecti voluntari au privit 1750 de imagini, dupa care cercetatorii au identificat corect, in 9 din 10 cazuri, cu ajutorul unui tomograf MRI, imaginea la care se gandeau voluntarii.

Dupa cum recunostea chiar dr. Jack Gallant, coordonatorul experimentului californian, decodarea activitatii cerebrale ar putea avea consecinte grave de natura etica, precum si asupra dreptului la intimitate. "Consideram ca nimeni nu ar trebui supus unei forme de citire a gandurilor contrar vointei sale, pe ascuns sau fara acceptul sau in cunostinta de cauza" – a subliniat dr. Gallant, citat de Daily Mail.

Tehnica de citire a gandurilor este in prezent primitiva, dar unii experti considera ca tehnologia actuala ar putea face posibil un aparat pe al carui ecran va aparea imaginea (obiect, persoana sau scena) la care se gandeste (sau pe care o viseaza) persoana supusa investigatiei.

3.TESTAREA DISPOZITIVULUI CARE CITESTE GANDURILE

A controla temperatura din casa, prin programarea aerului conditionat cu puterea gandurilor, e doar o chestiune de timp. Iar pana la momentul cand asa ceva va deveni realitate nu mai e prea mult timp. Honda Motor Co. a testat in martie 2009, la sediul sau din Tokyo, un dispozitiv care se monteaza pe cap si care "scaneaza" gandurile. Alaturi, un robot Asimo primea informatiile, actionand in consecinta.

Au fost testate, deocamdata, patru operatiuni simple, la care cel ce purta dispozitivul trebuia sa se gandeasca: miscarea mainii drepte, celei stangi, alergarea si mancatul. Odata "citite" informatiile, acestea au fost transmise "wireless" umanoidului, care, primind comanda de a ridica mana dreapta, a actionat intocmai, e drept, la distanta de cateva secunde, relateza AP, citata de ziare.com.

Reprezentantii Honda au declarat ca tehnologia nu e inca gata pentru o demonstratie live, pentru ca omul e adesea distras de mediul inconjurator. In plus, indivizii sunt extrem de diferiti intre ei si e necesara studierea in prealabil a fiecaruia, timp de doua-trei ore, pentru ca dispozitivul sa functioneze la cote optime.

Potrivit reprezentantilor companiei, tehnologia se afla inca la inceput si nu are, deocamdata, nici-o aplicatie imediata. "Urmatorul pas este sa facem masinile sa se miste", a declarat Yasuhisa Arai, director executiv la Honda Research Institute Japan Co.