Secara bertahap, banyak hal baru memasuki kehidupan kita. Perkembangan teknologi tidak tinggal diam, dan esok mungkin saja apa yang kemarin tidak berani kita impikan. Antarmuka neurocomputer (NCI) membuat hubungan nyata antara otak manusia dan teknologi, interaksi parsial mereka.
Apa itu NCI?
NCI adalah sistem pertukaran informasi antara otak manusia dan perangkat elektronik. Pertukaran bisa dua arah, ketika impuls listrik datang dari perangkat ke otak dan sebaliknya, atau satu arah, ketika hanya satu objek yang menerima informasi. Dalam istilah yang lebih sederhana, NCI adalah apa yang disebut "manajemen daya pikir". Penemuan yang sangat penting, yang telah digunakan secara luas di banyak bidang kehidupan.
Bagaimana cara kerja NCI?
Neuron otak mengirimkan informasi satu sama lain menggunakan impuls listrik. Ini adalah jaringan yang sangat kompleks dan rumit yang belum dapat sepenuhnya dianalisis oleh para ilmuwan. Tetapi dengan bantuan NCI, menjadi mungkin untuk membaca sebagian informasi impuls otak dan mentransfernya ke perangkat elektronik. Mereka, pada gilirannya, dapat berubahimpuls menjadi tindakan.
Riwayat belajar NCI
Perlu dicatat bahwa karya-karya ilmuwan Rusia IP Pavlov pada refleks terkondisi menjadi dasar untuk pengembangan antarmuka NC. Juga peran penting dalam studi NCI dimainkan oleh karyanya sendiri tentang peran pengaturan korteks serebral. Penelitian IP Pavlov berlangsung pada awal abad kedua puluh di Institute of Experimental Medicine di St. Petersburg. Kemudian, ide-ide Pavlov ke arah antarmuka NC dikembangkan oleh ahli fisiologi Soviet P. K. Anokhin dan ahli neurofisiologi Soviet dan Rusia N. P. Bekhtereva. Penelitian NCI global baru dimulai pada tahun 1970-an di Amerika Serikat. Eksperimen dilakukan pada monyet, tikus, dan hewan lainnya. Selama penelitian, para ilmuwan yang bekerja dengan monyet eksperimental menemukan bahwa area otak tertentu bertanggung jawab atas pergerakan anggota tubuh mereka. Sejak penemuan ini, nasib NCI selanjutnya telah disegel.
Elektroensefalografi (EEG)
Elektroensefalografi adalah metode membaca impuls elektronik otak dengan menempelkan elektroda secara non-invasif ke kepala seseorang. Metode non-invasif adalah metode di mana elektroda ditempelkan ke kepala seseorang atau hewan, tanpa penyisipan langsung ke korteks serebral. Metode EEG muncul relatif lama dan memberikan kontribusi besar pada pengembangan antarmuka otak-komputer. Metode EEG masih digunakan sampai sekarang karena murah dan efektif.
Tahapan NCI
Informasi yang berasal dari otak manusia diprosesperangkat elektronik dalam empat langkah:
- Terima sinyal.
- Pra-perawatan.
- Interpretasi dan klasifikasi data.
- Data keluaran.
Tahap pertama
Pada tahap pertama, elektroda dimasukkan langsung ke korteks serebral (metode invasif) atau ditempelkan ke permukaan kepala (metode non-invasif). Proses membaca informasi dari sel-sel otak dimulai. Elektroda mengumpulkan data dari sistem individu neuron yang bertanggung jawab untuk berbagai tindakan.
Sebelum perawatan
Pada tahap kedua antarmuka otak-komputer, sinyal yang diterima diproses sebelumnya. Perangkat mengekstrak karakteristik sinyal untuk menyederhanakan komposisi data yang kompleks, menghilangkan informasi yang tidak perlu dan kebisingan yang mengganggu sinyal otak yang jernih.
Tahap ketiga
Pada tahap ketiga antarmuka NDT, informasi diinterpretasikan dari impuls listrik menjadi kode digital. Ini menunjukkan suatu tindakan, sinyal yang diberikan otak. Kode yang dihasilkan kemudian diklasifikasikan.
Keluaran data
Output informasi terjadi pada tahap keempat. Data digital dikeluarkan ke perangkat yang terhubung ke otak, yang mengeksekusi perintah yang diberikan secara mental.
Neuroprostetik
Salah satu bidang utama implementasi antarmuka otak adalah kedokteran. Prostesis saraf dirancang untuk memulihkan hubungan antara otak manusia dan kerja organ-organnya, untuk menggantikan organ yang rusak karena penyakit atau cedera, dengan pemulihan fungsi tubuh yang sehat. NCI bisa sangat baik untuk orang dengan kelumpuhan atau kehilangan anggota badan. Dalam penggunaan prostesis saraf, prinsip pengoperasian antarmuka otak-komputer digunakan. Sederhananya, seseorang dilengkapi dengan lengan atau kaki palsu, dari mana implan elektronik mengarah ke area otak yang bertanggung jawab untuk pergerakan anggota tubuh ini. Neuroprosthetics telah melewati banyak tes, tetapi kesulitan penggunaan massalnya terletak pada kenyataan bahwa NCI tidak dapat sepenuhnya membaca sinyal otak, dan kontrol prostesis dalam kehidupan sehari-hari di luar laboratorium sulit. Beberapa tahun yang lalu, Rusia ingin membangun produksi neuroprostheses, tetapi sejauh ini belum dilaksanakan.
Protesis pendengaran
Jika kaki palsu belum muncul di pasar massal, maka implan koklea (prostesis yang membantu memulihkan pendengaran) telah digunakan sejak lama. Untuk menerimanya, pasien harus memiliki tingkat gangguan pendengaran sensorineural yang jelas (yaitu, gangguan pendengaran di mana kemampuan alat bantu dengar untuk menerima dan menganalisis suara terganggu). Restorasi pendengaran dengan implan koklea digunakan ketika alat bantu dengar konvensional tidak memberikan hasil yang diharapkan. Implan ditanamkan ke alat telinga dan bagian kepala yang berdekatan sebagai hasil dari operasi bedah. Seperti antarmuka otak-mesin lainnya, implan koklea harus pas dengan pemakainya sepenuhnya. Untuk mempelajari cara menggunakannya dan mulai merasakan implan sebagai telinga baru, pasien perlu menjalani rehabilitasi yang panjang.
Masa Depan NCI
Baru-baru ini, Anda dapat mendengar dan membaca tentang kecerdasan buatan di mana-mana. Artinya, impian banyak orang akan menjadi kenyataan - sebentar lagi otak kita akan bersimbiosis dengan teknologi. Tidak diragukan lagi, ini akan menjadi era baru dalam perkembangan umat manusia. Tingkat pengetahuan dan peluang baru. Berkat antarmuka otak-komputer, sejumlah besar penemuan baru dan penting akan muncul di banyak bidang sains. Selain digunakan untuk keperluan medis, NCI sudah dapat menghubungkan pengguna ke perangkat virtual reality. Seperti mouse komputer virtual, keyboard, karakter dalam game virtual reality, dll.
Manajemen tanpa tangan
Tugas utama antarmuka neurokomputer adalah menemukan kemungkinan mengendalikan peralatan tanpa bantuan otot. Penemuan di area ini akan memberi orang-orang dengan kelumpuhan lebih banyak kesempatan dalam bergerak, mengemudi dan gadget. Sudah sekarang NCI dengan mulus menggabungkan otak manusia dan kecerdasan buatan komputer. Ini menjadi mungkin berkat studi mendalam tentang prinsip-prinsip otak manusia. Atas dasar merekalah program-program dikompilasi di mana NCI dan kecerdasan buatan bekerja.
NTI dalam robotika
Sejak para ilmuwan menemukan bahwa area tertentu di otak bertanggung jawab atas pergerakan otot, mereka segera memiliki gagasan bahwa otak manusia tidak hanya dapat mengendalikan tubuhnya sendiri, tetapi juga mengendalikan mesin humanoid. Banyak mesin robot yang berbeda sedang dibuat sekarang. Termasuk humanoid. Ahli robotik berusaha keras dalam karya humanoid merekameniru perilaku orang sungguhan. Namun sejauh ini, pemrograman dan kecerdasan buatan mengatasi tugas ini sedikit lebih buruk daripada NCI. Menggunakan antarmuka NC, Anda dapat mengontrol anggota badan robot dari kejauhan. Misalnya, di tempat-tempat di mana akses manusia tidak mungkin. Atau dalam pekerjaan yang membutuhkan ketelitian perhiasan.
NCI untuk kelumpuhan
Tidak diragukan lagi, yang paling diminati adalah antarmuka otak-komputer dalam kedokteran. Mengendalikan lengan palsu, kaki, mengendalikan kursi roda dengan pikiran, mengelola informasi di smartphone, komputer tanpa tangan, dll. Jika inovasi ini ada di mana-mana, standar hidup orang-orang yang saat ini terbatas kemampuannya untuk bergerak akan meningkat. Otak akan segera mengirimkan perintah ke perangkat, melewati tubuh, yang akan membantu penyandang disabilitas untuk lebih beradaptasi dengan lingkungan. Tetapi ketika mencoba neuroprosthetics, spesialis menghadapi beberapa masalah yang tidak dapat mereka temukan solusinya hingga hari ini.
Pro dan kontra dari antarmuka otak-komputer
Meskipun ada banyak keuntungan menggunakan antarmuka NC, ada juga kerugian dalam penggunaannya. Keuntungan dalam pengembangan NCI dalam kedokteran adalah kenyataan bahwa otak manusia (terutama korteksnya) beradaptasi dengan sangat baik terhadap perubahan, sehingga kemungkinan antarmuka NCI hampir tidak terbatas. Pertanyaannya hanya di balik pengembangan dan penemuan teknologi baru. Tapi ada beberapa masalah di sini.
Ketidakcocokan jaringan tubuh dengan perangkat
Pertama, jika Anda masukimplan dengan cara invasif (di dalam jaringan), sangat sulit untuk mencapai kompatibilitas penuhnya dengan jaringan pasien. Bahan dan serat yang harus ditanamkan sepenuhnya ke dalam jaringan organik hanya sedang dibuat.
Teknik yang tidak sempurna dibandingkan dengan otak
Kedua, elektroda masih jauh lebih sederhana daripada neuron otak. Mereka belum dapat mengirimkan dan menerima semua informasi yang dapat ditangani oleh sel-sel saraf otak dengan mudah. Oleh karena itu, gerakan anggota badan orang yang sehat jauh lebih cepat dan lebih akurat daripada gerakan neuroprostheses, dan telinga yang sehat merasakan suara lebih jelas dan lebih benar daripada telinga dengan implan koklea. Jika otak kita tahu informasi apa yang harus disaring dan apa yang harus dipertimbangkan sebagai yang utama, maka di perangkat dengan kecerdasan buatan ini dilakukan oleh algoritme yang ditulis manusia. Sampai mereka dapat mereplikasi algoritma kompleks dari otak manusia.
Terlalu banyak variabel untuk dikendalikan
Beberapa lembaga ilmiah berencana dalam waktu dekat untuk membuat bukan neuroprostesis terpisah dari kaki atau lengan, tetapi keseluruhan kerangka luar untuk orang dengan cerebral palsy. Dengan bentuk prostesis ini, kerangka luar harus menerima informasi tidak hanya dari otak, tetapi juga dari sumsum tulang belakang. Dengan perangkat seperti itu, yang terhubung ke semua ujung saraf penting tubuh, seseorang dapat disebut cyborg sejati. Mengenakan exoskeleton akan memungkinkan orang yang lumpuh total untuk mendapatkan kembali kemampuan untuk bergerak. Namun persoalannya, implementasi gerakan tersebut tidak semuanya dibutuhkan dari NCI. kerangka luarjuga harus memperhatikan keseimbangan, koordinasi gerakan, orientasi dalam ruang. Sementara tugas untuk mengimplementasikan semua perintah ini secara bersamaan adalah sulit.
Ketakutan orang baru
Metode penempatan implan non-invasif efektif dalam kondisi laboratorium, tetapi dalam kehidupan sehari-hari metode ini tidak mungkin memenuhi harapan yang diterapkan. Kontak dengan koneksi seperti itu lemah, digunakan terutama untuk membaca sinyal. Oleh karena itu, dalam kedokteran dan neuroprostetik, sebagai suatu peraturan, mereka menggunakan metode bedah untuk memasukkan elektroda ke dalam tubuh. Tetapi hanya sedikit orang yang akan setuju untuk menggabungkan tubuh mereka dan teknik yang tidak diketahui. Mendengar istilah terminator dan cyborg dari film-film Hollywood, orang takut akan kemajuan dan inovasi, apalagi jika menyangkut seseorang secara langsung.
