Аажмаар олон шинэ зүйл бидний амьдралд орж ирж байна. Технологийн хөгжил зогсохгүй байгаа бөгөөд өчигдөр бидний мөрөөдөж зүрхлээгүй зүйл маргааш боломжтой болж магадгүй юм. Нейрокомпьютерийн интерфэйс (NCI) нь хүний тархи ба технологийн хоорондын холбоо, тэдгээрийн хэсэгчилсэн харилцан үйлчлэлийг бодитой болгодог.
NCI гэж юу вэ?
NCI нь хүний тархи болон электрон төхөөрөмж хооронд мэдээлэл солилцох систем юм. Төхөөрөмжөөс тархи руу цахилгаан импульс ирэх ба эсрэгээр хоёр талын солилцоо, эсвэл зөвхөн нэг объект мэдээлэл хүлээн авах үед нэг талын байж болно. Энгийнээр хэлбэл, NCI нь "бодлын хүчийг удирдах" гэж нэрлэгддэг зүйл юм. Амьдралын олон салбарт аль хэдийн өргөн хэрэглэгдэж байгаа маш чухал нээлт.
NCI хэрхэн ажилладаг вэ?
Тархины мэдрэлийн эсүүд цахилгаан импульс ашиглан бие биедээ мэдээлэл дамжуулдаг. Энэ бол эрдэмтэд бүрэн дүн шинжилгээ хийж чадахгүй байгаа маш нарийн төвөгтэй сүлжээ юм. Гэвч NCI-ийн тусламжтайгаар тархины импульсийн мэдээллийн зарим хэсгийг уншиж, электрон төхөөрөмж рүү шилжүүлэх боломжтой болсон. Тэд эргээд хувирч чаддагүйл ажиллагаанд түлхэц өгдөг.
NCI-д суралцсан түүх
Оросын эрдэмтэн И. П. Павловын болзолт рефлексийн талаархи бүтээлүүд нь NC интерфейсийг хөгжүүлэх үндэс болсон нь анхаарал татаж байна. Түүнчлэн тархины бор гадаргын зохицуулалтын үүргийн талаархи өөрийн бүтээл нь NCI-ийг судлахад чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. И. П. Павловын судалгаа 20-р зууны эхээр Санкт-Петербургийн Туршилтын Анагаах Ухааны Хүрээлэнд явагдсан. Хожим нь Павловын NC интерфейсийн чиглэлийн санааг Зөвлөлтийн физиологич П. К. Анохин, Зөвлөлт, Оросын мэдрэлийн физиологич Н. П. Бехтерева нар боловсруулсан. Дэлхийн NCI судалгаа зөвхөн 1970-аад онд АНУ-д эхэлсэн. Туршилтыг сармагчин, харх болон бусад амьтад дээр хийсэн. Судалгааны явцад туршилтын сармагчингууд дээр ажиллаж байсан эрдэмтэд тархины зарим хэсэг нь тэдний мөчний хөдөлгөөнийг хариуцдаг болохыг олж мэдэв. Энэхүү нээлтээс хойш NCI-ийн дараагийн хувь заяаг битүүмжилсэн.
Электроэнцефалографи (EEG)
Электроэнцефалографи нь хүний толгойд инвазив бус аргаар электрод залгаж тархины электрон импульсийг унших арга юм. Тархины хөндийд шууд оруулахгүйгээр хүн, амьтны толгойд электрод бэхлэх аргыг инвазив бус арга гэнэ. EEG арга нь харьцангуй эрт гарч ирсэн бөгөөд тархи-компьютерийн интерфейсийг хөгжүүлэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулсан. ЭЭГ-ийн арга нь хямд бөгөөд үр дүнтэй тул өнөөг хүртэл ашиглагдаж байна.
ҮХАҮТ-ийн үе шатууд
Хүний тархинаас ирж буй мэдээллийг боловсруулдагдөрвөн алхамтай цахим төхөөрөмж:
- Дохио хүлээн авах.
- Урьдчилсан эмчилгээ.
- Өгөгдлийн тайлбар ба ангилал.
- Өгөгдлийн гаралт.
Эхний шат
Эхний үе шатанд электродуудыг тархины гадаргад шууд оруулах (инвазив арга) эсвэл толгойн гадаргууд наалддаг (инвазив бус арга). Тархины эсүүдээс мэдээлэл унших үйл явц эхэлдэг. Электродууд нь янз бүрийн үйлдлийг хариуцдаг мэдрэлийн эсүүдийн бие даасан системээс өгөгдөл цуглуулдаг.
Урьдчилсан эмчилгээ
Тархи-компьютерийн интерфейсийн хоёр дахь шатанд хүлээн авсан дохиог урьдчилан боловсруулдаг. Энэхүү төхөөрөмж нь өгөгдлийн цогц бүтцийг хялбарчлах, шаардлагагүй мэдээлэл болон тархины тодорхой дохиололд саад учруулдаг дуу чимээг арилгахын тулд дохионы шинж чанарыг гаргаж авдаг.
Гурав дахь шат
NDT интерфэйсийн гурав дахь шатанд цахилгаан импульс мэдээллийг дижитал код болгон тайлбарладаг. Энэ нь тархины өгсөн үйлдэл, дохиог илэрхийлдэг. Үүний үр дүнд кодуудыг ангилна.
Өгөгдлийн гаралт
Мэдээллийн гаралт дөрөв дэх үе шатанд гардаг. Дижитал хэлбэрт шилжүүлсэн өгөгдлийг тархинд холбосон төхөөрөмжид дамжуулдаг бөгөөд энэ нь сэтгэцийн өгөгдсөн тушаалыг гүйцэтгэдэг.
Мэдрэлийн протез
Тархины интерфейсийг хэрэгжүүлэх гол чиглэлүүдийн нэг бол анагаах ухаан юм. Мэдрэлийн протез нь хүний тархи ба түүний эрхтнүүдийн үйл ажиллагааны хоорондын холбоог сэргээх, өвчин, гэмтлийн улмаас гэмтсэн эрхтнийг орлуулах, улмаар эрүүл биеийн үйл ажиллагааг сэргээхэд зориулагдсан. NCI нь саажилттай эсвэл гар хөлгүй хүмүүст онцгой сайн байдаг. Мэдрэлийн протезийг ашиглахдаа тархи-компьютерийн интерфейсийн үйл ажиллагааны зарчмыг ашигладаг. Энгийнээр хэлэхэд хүнд хиймэл гар эсвэл хөл суурилуулдаг бөгөөд үүнээс электрон суулгац нь тархины энэ мөчний хөдөлгөөнийг хариуцдаг хэсэгт хүргэдэг. Мэдрэлийн протез нь олон туршилтыг давсан боловч массын хэрэглээний хүндрэл нь NCI нь тархины дохиог бүрэн уншиж чаддаггүй, лабораторийн гадуур өдөр тутмын амьдралд протезийг хянахад хэцүү байдагтай холбоотой юм. Хэдэн жилийн өмнө Орост мэдрэлийн протезийн үйлдвэрлэл бий болгохыг хүссэн ч өнөөг хүртэл хэрэгжүүлээгүй байна.
Сонсголын протез
Хэрэв хиймэл эрхтэнүүд олны зах зээлд гарч амжаагүй бол дунгийн суулгац (сонсголыг сэргээхэд тусалдаг хиймэл эрхтэн) удаан хугацаанд ашиглагдаж байна. Үүнийг хүлээн авахын тулд өвчтөн мэдрэхүйн сонсголын алдагдлын зэрэгтэй байх ёстой (өөрөөр хэлбэл сонсголын аппаратын дууг хүлээн авах, дүн шинжилгээ хийх чадвар суларсан сонсголын алдагдал). Ердийн сонсголын аппарат нь хүлээгдэж буй үр дүнг өгөхгүй тохиолдолд чихний дунгийн суулгацтай сонсголыг сэргээхэд ашигладаг. Мэс заслын үйл ажиллагааны үр дүнд суулгацыг чихний аппарат болон толгойн зэргэлдээ хэсэгт суулгадаг. Тархи-машины бусад интерфейсийн нэгэн адил дунгийн суулгац нь зүүсэн хүнд бүрэн тохирох ёстой. Үүнийг хэрхэн ашиглах талаар суралцаж, суулгацыг шинэ чих гэж ойлгож эхлэхийн тулд өвчтөн урт хугацааны нөхөн сэргээх эмчилгээ хийлгэх шаардлагатай.
NCI-ийн ирээдүй
Сүүлийн үед та хиймэл оюун ухааны талаар хаа сайгүй сонсож, унших боломжтой болсон. Энэ нь олон хүний мөрөөдөл биелж байна гэсэн үг - удахгүй бидний тархи технологитой симбиоз болно. Энэ нь хүн төрөлхтний хөгжлийн шинэ үе болох нь дамжиггүй. Шинэ түвшний мэдлэг, боломж. Тархи-компьютерийн интерфейсийн ачаар шинжлэх ухааны олон салбарт олон тооны шинэ, чухал нээлтүүд гарч ирнэ. Эмнэлгийн зориулалтаар ашиглахаас гадна NCI нь хэрэглэгчийг виртуал бодит байдлын төхөөрөмжүүдэд аль хэдийн холбож чаддаг. Виртуал компьютерийн хулгана, гар, виртуал бодит байдлын тоглоомын дүрүүд гэх мэт.
Гаргүй удирдлага
Нийрокомпьютерийн интерфейсийн гол үүрэг бол булчингийн тусламжгүйгээр тоног төхөөрөмжийг удирдах боломжийг олох явдал юм. Энэ чиглэлээр хийсэн нээлтүүд нь саажилттай хүмүүст хөдөлгөөн, жолоодлого, багаж хэрэгсэлд илүү их боломжийг олгоно. Одоо NCI нь хүний тархи болон компьютерийн хиймэл оюун ухааныг хослуулсан. Энэ нь хүний тархины зарчмуудыг гүнзгий судалсны ачаар боломжтой болсон. Тэдгээрийн үндсэн дээр NCI болон хиймэл оюун ухаан ажилладаг хөтөлбөрүүдийг эмхэтгэдэг.
Робот техник дэх NTI
Эрдэмтэд тархины тодорхой хэсэг нь булчингийн хөдөлгөөнийг хариуцдаг болохыг олж мэдсэнээс хойш хүний тархи зөвхөн өөрийн биеийг төдийгүй хүн дүрст машиныг удирдаж чадна гэсэн санааг шууд төрүүлсэн. Одоо олон төрлийн робот машинууд бүтээгдэж байна. Үүнд гуманоидууд. Роботчид хүн төрөлхтөний ажилдаа хичээнгүйлэн зүтгэдэгбодит хүмүүсийн зан авирыг дуурайх. Гэвч өнөөг хүртэл програмчлал, хиймэл оюун ухаан нь NCI-ээс арай дор энэ ажлыг даван туулж байна. NC интерфэйсийг ашигласнаар та робот мөчийг алсаас удирдах боломжтой. Жишээлбэл, хүн нэвтрэх боломжгүй газруудад. Эсвэл үнэт эдлэлийн нарийвчлал шаарддаг ажилд.
Саажилтын ҮБХ
Анагаах ухаанд тархи-компьютерийн интерфейс хамгийн их эрэлт хэрэгцээтэй байгаа нь эргэлзээгүй. Хиймэл гар, хөлөө удирдах, тэргэнцрийг оюун ухаанаараа удирдах, ухаалаг утас, гаргүй компьютер зэрэгт байгаа мэдээллийг удирдах гэх мэт… Эдгээр шинэлэг зүйл хаа сайгүй хэрэгжиж эхэлбэл одоогийн байдлаар хөдлөх чадвар нь хязгаарлагдмал байгаа хүмүүсийн амьдралын түвшин дээшилнэ. Тархи нь биеийг тойрч гарах тушаалуудыг төхөөрөмжид шууд дамжуулах бөгөөд энэ нь хөгжлийн бэрхшээлтэй хүнийг хүрээлэн буй орчинд илүү сайн дасан зохицоход тусална. Гэхдээ мэдрэлийн протез хийлгэх үед мэргэжилтнүүд өнөөдрийг хүртэл шийдэл олж чадахгүй байгаа зарим асуудалтай тулгардаг.
Тархи-компьютер интерфейсийн давуу болон сул талууд
Сүлжээний сүлжээний интерфэйсийг ашиглах нь олон давуу талтай хэдий ч түүнийг ашиглахад сул талууд бас бий. Анагаах ухаанд NCI-ийг хөгжүүлэх давуу тал нь хүний тархи (ялангуяа түүний бор гадаргын хэсэг) өөрчлөлтөд маш сайн дасан зохицож байдаг тул NCI интерфейсийн боломжууд бараг хязгааргүй байдаг. Асуулт нь зөвхөн шинэ технологийг хөгжүүлэх, нээхийн ард байна. Гэхдээ энд зарим асуудал байна.
Төхөөрөмжтэй биеийн эд эс үл нийцэх
Эхлээд орволсуулгацыг инвазив аргаар (эд эс дотор) суулгасан тохиолдолд өвчтөний эд эстэй бүрэн нийцэх нь маш хэцүү байдаг. Органик эдэд бүрэн суулгах шаардлагатай материал, утаснууд зөвхөн бүтээгдэж байна.
Тархитай харьцуулахад төгс бус техник
Хоёрдугаарт, электродууд тархины мэдрэлийн эсүүдээс хамаагүй хялбар хэвээр байна. Тэд тархины мэдрэлийн эсүүд амархан зохицуулж чадах бүх мэдээллийг дамжуулах, хүлээн авах чадваргүй хэвээр байна. Иймд эрүүл хүний гар хөлний хөдөлгөөн мэдрэлийн протезийн хөдөлгөөнөөс хамаагүй хурдан бөгөөд үнэн зөв, эрүүл чих нь чихний дунгийн суулгацтай чихнээс илүү тод, зөв дуу авиаг хүлээн авдаг. Хэрэв бидний тархи ямар мэдээллийг шүүж, юуг гол гэж үзэхээ мэддэг бол хиймэл оюун ухаантай төхөөрөмжүүдэд үүнийг хүний бичсэн алгоритмаар хийдэг. Хүний тархины нарийн төвөгтэй алгоритмуудыг хуулбарлах хүртэл.
Хянахад хэт олон хувьсагч байна
Зарим шинжлэх ухааны хүрээлэнгүүд ойрын ирээдүйд хөл, гарны салангид мэдрэлийн протез биш харин тархины саажилттай хүмүүст зориулсан бүхэл бүтэн гадаад араг ясыг бүтээхээр төлөвлөж байна. Энэ хэлбэрийн хиймэл эрхтэнээр гадна араг яс нь зөвхөн тархинаас гадна нугаснаас мэдээлэл авах ёстой. Биеийн бүх чухал мэдрэлийн төгсгөлүүдтэй холбогдсон ийм төхөөрөмжөөр хүнийг жинхэнэ киборг гэж нэрлэж болно. Гадны араг яс зүүснээр бүрэн саажилттай хүн хөдлөх чадвараа сэргээнэ. Гэхдээ асуудал бол хөдөлгөөнийг хэрэгжүүлэх нь ҮМХ-оос шаардагдах бүх зүйл биш юм. Экзоскелеттэнцвэр, хөдөлгөөний зохицуулалт, орон зай дахь чиг баримжаа зэргийг харгалзан үзэх ёстой. Эдгээр бүх тушаалыг нэгэн зэрэг хэрэгжүүлэх нь хэцүү байдаг.
Хүмүүсийн айдас
Суулгац суулгах инвазив бус арга нь лабораторийн нөхцөлд үр дүнтэй байдаг ч энгийн амьдралд энэ арга нь хүлээлтийг хангахгүй байх магадлалтай. Ийм холболттой холбоо барих нь сул, энэ нь ихэвчлэн дохио уншихад ашиглагддаг. Тиймээс анагаах ухаан, нейропростетикийн хувьд дүрмээр бол электродуудыг биед нэвтрүүлэх мэс заслын аргыг ашигладаг. Гэхдээ цөөхөн хүн бие махбодь, үл мэдэгдэх техникийг хослуулахыг зөвшөөрнө. Холливудын кинонуудаас терминатор, киборгуудын талаар сонссон хүмүүс ахиц дэвшил, шинэлэг зүйлээс айдаг, ялангуяа тухайн хүнд шууд хамаатай.
