Výskumná skupina ministerstva obrany DARPA venuje vedcom vymýšľanie spôsobov, ako si okamžite prečítať mysle vojakov pomocou nástrojov, ako je genetické inžinierstvo ľudského mozgu, nanotechnológia a infračervené lúče. Konečný cieľ? Zbrane ovládané myšlienkami, napríklad roje robotov, ktoré niekto posiela do neba s jedinou myšlienkou alebo schopnosťou lúčov prenášať obrázky z jedného mozgu do druhého.
Tento týždeň organizácia DARPA (Agentúra pre výskum obranného pokročilého výskumu) oznámila, že šesť tímov dostane finančné prostriedky v rámci programu novej generácie nechirurgickej neurotechnológie (N3) novej generácie. Účastníci majú za úlohu vyvinúť technológiu, ktorá poskytne obojsmerný kanál na rýchlu a bezproblémovú komunikáciu medzi ľudským mozgom a strojmi bez potreby chirurgického zákroku.
„Predstavte si niekoho, kto operuje s robotom, alebo niekoho, kto by mohol analyzovať množstvo údajov,“ povedal Jacob Robinson, odborný asistent bioinžinierstva na Rice University, ktorý vedie jeden z tímov.
„Je tu táto latencia, keď ak chcem komunikovať so svojím strojom, musím vyslať signál z môjho mozgu, aby som pohol prstami alebo pohol ústami, aby som urobil ústny príkaz, a to obmedzuje rýchlosť, s ktorou môžem komunikovať počítačový systém alebo fyzický systém. Takže je možné, že by sme mohli zlepšiť túto rýchlosť interakcie. ““
To by mohlo byť rozhodujúce, pretože inteligentné stroje a prílivová vlna údajov hrozia ohromeniu ľudí a v konečnom dôsledku by mohli nájsť uplatnenie vo vojenských aj civilných doménach, uviedol Robinson.
Pokroková kontrola mysle
Aj keď sa objavili prielomy v našej schopnosti čítať a dokonca písať informácie do mozgu, tieto pokroky sa vo všeobecnosti spoliehali na mozgové implantáty u pacientov, čo lekárom umožnilo monitorovať podmienky, ako je epilepsia.
Operácia mozgu je však príliš riskantná na to, aby ospravedlňovala takéto rozhrania u zdatných ľudí; a súčasné prístupy externého monitorovania mozgu, ako je elektroencefalografia (EEG) - pri ktorých sú elektródy pripojené priamo na pokožku hlavy - sú príliš nepresné. DARPA sa preto snaží podnietiť prielom v neinvazívnych alebo minimálne invazívnych rozhraniach mozgu a počítača (BCI).
Agentúra má záujem o systémy, ktoré dokážu čítať a zapisovať na 16 nezávislých miest v kúsku mozgu veľkosti hrášku s oneskorením najviac 50 milisekúnd do štyroch rokov, povedal Robinson, ktorý nie je v ilúzii o rozsahu výzva.
„Keď sa pokúsite zachytiť mozgovú aktivitu cez lebku, je ťažké vedieť, odkiaľ prichádzajú signály a kedy a odkiaľ sú signály generované,“ povedal pre Live Science. „Takže najväčšou výzvou je, môžeme posunúť absolútne limity nášho uznesenia tak v priestore, ako aj v čase?“
Geneticky ladiace ľudské mozgy
Robinsonov tím plánuje používať vírusy modifikované tak, aby dodávali genetický materiál do buniek - tzv. Vírusové vektory - na vloženie DNA do špecifických neurónov, vďaka ktorým budú produkovať dva druhy proteínov.
Prvý typ proteínu absorbuje svetlo, keď sa vystrelí neurón, čo umožňuje detekciu nervovej aktivity. Externá náhlavná súprava by vysielala lúč infračerveného svetla, ktorý môže prechádzať lebkou a do mozgu. Detektory pripojené k náhlavnej súprave by potom zmerali tenký signál, ktorý sa odráža z mozgového tkaniva, aby sa vytvoril obraz mozgu. Z dôvodu bielkovín sa cieľové oblasti javia tmavšie (absorbujúce svetlo), keď sa uvoľňujú neuróny, čím sa vygeneruje údaj o mozgovej aktivite, ktorý sa dá použiť na zistenie toho, čo človek vidí, počuje alebo sa pokúša robiť.
Druhý proteín sa viaže na magnetické nanočastice, takže neuróny môžu byť magneticky stimulované k ohňu, keď headset vytvára magnetické pole. To by sa mohlo použiť na stimuláciu neurónov tak, aby v mysli pacienta vyvolalo obraz alebo zvuk. Ako dôkaz koncepcie skupina plánuje použiť systém na prenos obrázkov z „vizuálnej kôry jednej osoby do druhej“.
„Schopnosť dekódovať alebo kódovať zmyslové zážitky je niečo, čomu rozumieme relatívne dobre,“ povedal Robinson. "Na hranici krvácania vedy si myslím, že sme tam, keby sme mali technológiu na to."
Hovoríme s robotmi
Skupina z neziskového výskumného ústavu Battelle čelí ambicióznejšej výzve. Skupina chce nechať ľudí, aby ovládali viacero robotov iba pomocou svojich myšlienok, zatiaľ čo spätná väzba týkajúca sa vecí, ako je zrýchlenie a umiestnenie, idú priamo do mozgu.
„Joysticky a počítačové kurzory sú viac-menej jednosmerné zariadenia,“ uviedol vedecký vedecký pracovník Gaurav Sharma, ktorý vedie tím. „Ale teraz uvažujeme o tom, že jedna osoba ovláda viacero robotov; a je to obojsmerné, takže ak sa hukot pohybuje vľavo, dostanete do mozgu zmyslový signál, ktorý vám hovorí, že sa pohybuje vľavo.“
Plán skupiny sa opiera o špeciálne navrhnuté nanočastice s magnetickým jadrom a piezoelektrickými vonkajšími obalmi, čo znamená, že škrupiny môžu prevádzať mechanickú energiu na elektrickú a naopak. Častice sa vstreknú alebo nazálne a magnetické polia ich zavedú do konkrétnych neurónov.
Keď špeciálne navrhnutá náhlavná súprava aplikuje magnetické pole na cieľové neuróny, magnetické jadro sa bude pohybovať a bude vyvíjať tlak na vonkajší obal, aby generovalo elektrický impulz, ktorý spôsobí neurónový oheň. Proces tiež funguje opačne, s elektrickými impulzmi zo spaľujúcich neurónov premenenými na malé magnetické polia, ktoré zachytávajú detektory v náhlavnej súprave.
Prenesenie tohto procesu na riadenie robotov nebude jednoduché, pripúšťa Sharma, ale robí výzvu, ktorú stanovila DARPA. „Mozog je poslednou hranicou lekárskej vedy,“ povedal. „Chápeme to tak málo, a preto je veľmi zaujímavé robiť výskum v tejto oblasti.“
