ما هي واجهات الدماغ والآلة ، وكيف تعمل؟

أبسط واجهة بين الدماغ والآلة ، أو على الأقل أكثر ما يمكننا استخدامه بسهولة ، هي اليد البشرية. لقد صممنا إلى حد كبير الحوسبة بالكامل حول المدخلات التي يمكن إنتاجها بأيدينا ، والآن بدرجة أقل بأصواتنا. لكن الأيدي والأصوات محدودة. الكلمات ، سواء كانت منطوقة أو مكتوبة ، هي مجرد تمثيلات لنوايانا الحقيقية ، وممارسة تحريك صورة مؤشر الماوس داخل مساحة فعلية محاكية تخلق مزيدًا من التجريد بين المستخدم والبرنامج. إن ترجمة أفكارنا إلى أوامر على غرار الكمبيوتر ، ثم إدخالها فعليًا ، هي عملية بطيئة تستغرق وقتًا واهتمامًا بعيدًا عن المهمة المطروحة.

ولكن ماذا لو كان شكل أكثر مباشرة من واجهة الدماغ والآلة يمكن أن يوسع عنق الزجاجة للمعلومات عن طريق إرسال أوامر ليس من خلال الأعصاب والعضلات المصنوعة من اللحوم ، ولكن من خلال الأسلاك وأشباه الموصلات المصنوعة من المعدن؟ حسنًا ، إذن سيكون لديك مسار مستقبلي كبير للطب - ومن المحتمل جدًا أن يكون لديك الحوسبة الشخصية أيضًا.



صعود درج بيونيك

زاك فوتر يصعد بعض السلالم من أجل العلم.



هناك نوعان أساسيان من التفاعل بين الدماغ والآلة: info فيو infoخارج. تأخذ المعلومات بشكل عام شكل عضو حسي معزز أو اصطناعي يرسل إشاراته مباشرة إلى الجهاز العصبي ، مثل قوقعة أو غرسة عينية. تتضمن المعلومات الخارجة ، على سبيل المثال التحكم في ذراع آلية أو مؤشر الماوس بفكر خالص ، قراءة الإشارات في الجهاز العصبي ونقلها إلى نظام الكمبيوتر. تشتمل الأجهزة الأكثر تقدمًا ، مثل استشعار الأطراف الإلكترونية ، على مسارات تعمل في كلا الاتجاهين.

من المهم التمييز بين الأجهزة التي تقرأ و / أو تنشئ الإشارات العصبية في الدماغ، وتلك التي تنشئ إشارات عصبية في الجهاز العصبي ثم تسمح للجهاز العصبي بنقل تلك الإشارات بشكل طبيعي إلى الدماغ بمفرده. هناك مزايا وعيوب لكلا النهجين.



يد الكترونيةلفهم الاختلاف ، خذ مسألة الذراع الاصطناعية التي يتحكم فيها العقل. تضمنت جميع أجهزة التحكم الإلكترونية المبكرة تقريبًا زرع أقطاب كهربائية جراحية على سطح الدماغ ، واستخدام هذه الأقطاب لقراءة نشاط الدماغ وتسجيله. من خلال تسجيل النشاط المرتبط بجميع أنواع الأفكار المختلفة ('فكر في تحريك مؤشر الماوس لأعلى ولليسار!') ، يمكن للعلماء تعليم الكمبيوتر للتعرف على الرغبات المختلفة وتنفيذ الأمر المقابل. قد يكون هذا أمرًا صعبًا للغاية بالنسبة لتقنية التحكم العصبي ، نظرًا لأن أمر الكمبيوتر الذي يهمنا ليس سوى جزء صغير من العاصفة الكلية للنشاط العصبي المستمر في الدماغ بأكمله في أي لحظة.

عملية التعرف على الكمبيوتر هذه هي أيضًا محاولة لإعادة اختراع شيء أقدم بكثير من العجلة. لقد خلق التطور بنى عصبية تقوم بشكل طبيعي بفحص التعليمات المعقدة والفوضوية التي يولدها الدماغ وتنتج أوامر بسيطة نسبيًا ليتم نقلها بواسطة الخلايا العصبية الحركية. على العكس من ذلك ، لدينا أيضًا هياكل تقوم بشكل طبيعي بتحويل الإشارات التي تنتجها أعضائنا الحسية إلى تجربتنا الذاتية الدقيقة.

اتضح أن مطالبة الكمبيوتر بإعادة تعلم عملية غربلة الدماغ هذه ليست دائمًا الطريقة الأكثر فعالية للقيام بالأشياء. في كثير من الأحيان ، يمكننا جعل الجسم يستمر في أداء أصعب وظائفه بالنسبة لنا ، مما يجعل التحكم العصبي الحقيقي أسهل وأكثر دقة.



آلة الدماغ 3

في الأطراف الاصطناعية العصبية ، هناك فكرة تسمى إعادة تعصيب العضلات المستهدفة. يسمح هذا للعلماء ، في بعض الحالات ، بالحفاظ على جزء من العضلات التالفة بالقرب من مكان البتر واستخدام هذه العضلة للحفاظ على الأعصاب عديمة الفائدة على قيد الحياة. في حالة المبتور ، لا ترتبط هذه الأعصاب بأي مكان بالطبع ، ولكن إذا تم الحفاظ عليها بصحة جيدة ، فستستمر في تلقي الإشارات المخصصة للطرف الوهمي المفقود. هذه الإشارات ، كما ذكرنا ، قد تم استخلاصها بالفعل من العاصفة الأكبر لنشاط الدماغ ، وتم فصلها بشكل جيد في الخلايا العصبية الحركية للذراع ، ويمكن قراءة هذه الإشارة بسهولة أكبر. ونظرًا لأن المستخدم يرسل أمرًا حركيًا لأسفل بالضبط نفس المسارات العصبية كما كانت قبل بترهم ، فإن يمكن أن يكون التفاعل طبيعيًا على الفوروبدون أي منحنى تعليمي هادف.

الكترونيات 4هذه الفكرة ، أننا نتفاعل مع الدماغ ليس من خلال الدماغ نفسه ولكن من خلال نقطة اتصال في مكان آخر في الجهاز العصبي ، تعمل أيضًا مع تقنية الإدخال. تعمل معظم الأطراف الاصطناعية للرؤية عن طريق إرسال إشارات إلى العصب البصري ، ومن هناك تدخل الإشارات الاصطناعية إلى الدماغ تمامًا مثل الإشارات العادية. إنهم يتجنبون صعوبة التحفيز الموثوق به فقط لبعض الخلايا العصبية في الدماغ ، ومرة ​​أخرى يستخدمون عمليات نقل الإشارات الخاصة بالدماغ لتحقيق هذا الهدف.

بالطبع ، فإن استراتيجية استخدام الجهاز العصبي لمصلحتنا محدودة بما قررت الطبيعة أنه يجب علينا أن نكون قادرين على القيام به. سيكون من الأسهل والأكثر فاعلية دائمًا استخدام إشارات عضلية مفصولة مسبقًا للتحكم في الأطراف الاصطناعية لاستبدال العضلات ، ولكن ليس لدينا نواة تحكم في مؤشر الماوس في دماغنا - على الأقل ، ليس بعد. في النهاية ، إذا أردنا سحب الأفكار المعقدة بالكامل من الدماغ أو أشكال جديدة تمامًا من التحكم ، فسنضطر إلى الذهاب إلى المصدر.

حققت القراءة والتحكم المباشر للدماغ خطوات مذهلة إلى الأمام ، من مستوى متقدم للغاية ، شبكة عصبية عن طريق الحقن المستحثة وراثياحلول بصرية التي يمكن أن تجبر الخلايا العصبية على إطلاق النار استجابة للتحفيز بالضوء. أصبحت الحلول أكثر توغلًا وأقل ، وتتشعب في مجموعة واحدة بدقة عالية جدًا من خلال تصميمات غير عملية في النهاية ، وواحدة ذات دقة أقل ولكن أكثر واقعية ، وحلول أكثر من فروة الرأس. قد لا تبدو أغطية Skullcaps المرصعة بالأقطاب الكهربائية رائعة - ولكن قد لا يزال بإمكانك سحب واحدة منها ، ليس بعيدًا في المستقبل.

على المدى الطويل ، لا توجد معلومات تقريبًا إلى أين قد تأخذنا هذه الاتجاهات. هل سننتهي بأجزاء جديدة مكبرة من القشرة الحركية بسبب الاستخدام المستمر لملحقات البرامج النقية الجديدة؟ هل سنملي على جهاز الكمبيوتر لدينا بأفكار كاملة؟ إذا كنت في متجر وتتجسس سترة قد يعجب صديقك ، فهل يمكنك تشغيلها ببساطة عن طريق إرسال الإحساس الحسي الذي تشعر به عند تمرير أصابعك على القماش؟ هل ستكون هذه الحياة البديلة أقل قيمة بطبيعتها من الشعور بالنسيج بنفسك؟

تحقق من سلسلة 2007es.com Explains الخاصة بنا للحصول على تغطية أكثر عمقًا لأهم الموضوعات التقنية اليوم.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com