Bez čipu v hlave: Tento počítač dokáže čítať mozgové signály bez operácie. Stačí čiapka a AI

Mozgové rozhranie bez operácie už nie je sci-fi. Vedci ukázali systém, ktorý pomocou čiapky a umelej inteligencie dokáže ovládať kurzor či robotickú ruku.

citanie mozgu strojom
Zdroj: Johannes Lee, Jonathan Kao, Neural Engineering and Computation Lab/UCLA

Technológia, ktorá prepája mozog s počítačom, už dávno nie je výplodom fantázie z ďalekej budúcnosti. Doteraz však platilo, že ak chceš vysokú presnosť, musíš ísť pod skalpel. Tím vedcov z University of California Los Angeles ale tvrdí, že to ide aj bez operácie. Stačí čiapka so senzormi na hlave, umelá inteligencia a systém, ktorý nedokonalé signály z mozgu „dopočíta“ tak, aby z nich vznikol použiteľný pohyb.

Štúdia vyšla v prestížnom časopise Nature Machine Intelligence a opisuje neinvazívne rozhranie mozog–počítač, teda BCI, ktoré využíva EEG. Ide o snímanie elektrickej aktivity mozgu cez senzory na pokožke hlavy. Teda žiadne implantáty, žiadne vŕtanie do lebky.

Odoberaj Vosveteit.sk cez Telegram a prihlás sa k odberu správ

AI ako spolupilot: Mozog dá smer, algoritmus dorobí zvyšok

Samotné EEG ale nestačí. Mozgové signály sú slabé, šumivé a lebka ich výrazne tlmí. Priestorová presnosť je obmedzená a systém musí pracovať s neúplnými dátami. Práve tu vstupuje do hry umelá inteligencia.

Tím vedený profesorom Jonathanom Kaom nasadil AI ako „spolupilot“. Systém dekóduje základný úmysel používateľa, napríklad pohyb doľava alebo doprava. Súčasne kamera sleduje scénu pred používateľom a algoritmus vyhodnocuje kontext.

V praxi to znamená, že systém nečaká na dokonale čistý mozgový signál. AI pracuje s pravdepodobnosťou. Ak z EEG vyčíta, že chceš posunúť kurzor smerom k určitému cieľu, kamera rozpozná objekty v priestore a algoritmus odhadne, ktorý pohyb dáva najväčší zmysel. Časť rozhodovania teda preberá stroj.

Výsledkom ich práce bolo, že účastníci dokázali výrazne rýchlejšie ovládať kurzor na obrazovke aj robotickú ruku, ktorá presúvala bloky po stole.

Implantáty sú presnejšie, ale rizikovejšie

Dnes najvýkonnejšie BCI systémy sú tie chirurgicky implantované. Tie dokážu snímať signály priamo z motorickej kôry a poskytujú výrazne vyššiu presnosť. Cena za túto presnosť je však operácia mozgu, riziko komplikácií a vysoké náklady.

cip mozog implantat
Zdroj: H_Ko / Shutterstock.com

Neinvazívne riešenia sú bezpečnejšie, no doteraz zaostávali výkonom. UCLA sa snaží túto medzeru preklenúť práve pomocou AI, ktorá dorovnáva nepresnosti EEG signálov. Ide o kompromis medzi bezpečnosťou a presnosťou.

Kým EEG vidí povrch, ultrazvuk mieri hlbšie

EEG má ešte jeden zásadný limit. Sníma predovšetkým aktivitu mozgovej kôry, teda povrchových vrstiev mozgu. Hlbšie štruktúry, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri emóciách, bolesti či Parkinsonovej chorobe, sú pre elektrické snímanie cez lebku ťažšie dostupné.

Práve preto sa čoraz viac hovorí o inom prístupe a to ultrazvuku. Startupy ako Merge Labs alebo čínska spoločnosť Gestala pracujú na neinvazívnych zariadeniach, ktoré by pomocou ultrazvuku dokázali snímať aktivitu celého mozgu vrátane hlbších oblastí, približuje popularmechanics.com.

Ultrazvuk sa už dnes používa terapeuticky, napríklad pri niektorých formách Parkinsonovej choroby, kde dokáže cielene pôsobiť na konkrétne oblasti mozgu. Ambícia nových BCI systémov je kombinovať snímanie aj stimuláciu. Nielen čítať signály, ale ich aj upravovať.

Ak by sa tento prístup podaril, znamenalo by to, že budúce „prilby“ by mohli byť presnejšie než EEG, no stále bez potreby implantátov.

BCI ale nie je len o pohybe. Mieri aj na depresiu či chronickú bolesť

Rovnako treba ale spomenúť, že ovládanie kurzora alebo robotickej ruky je len jedna vetva vývoja. Moderné BCI systémy sa čoraz viac orientujú aj na terapeutické využitie.

Cieľom nie je iba pomôcť človeku pohnúť rukou, ale aj ovplyvniť samotné mozgové stavy. Hovorí sa o manažmente chronickej bolesti, liečbe depresie alebo presnej stimulácii oblastí mozgu zapojených do Parkinsonovej choroby.

parkinsonova choroba a nastup demencie
Zdroj: Pixel-Shot / shutterstock.com a Semnic / shutterstock.com, koláž Vedavovrecku.sk

To už nie je teda „ovládač na robotickú ruku“. Je to potenciálny zásah do regulácie nálady, bolesti či motoriky. Technologicky je to oveľa náročnejšie, no zároveň aj oveľa citlivejšie z pohľadu etiky a bezpečnosti.

Investori cítia príležitosť. Do hry vstúpilo aj OpenAI

Vývoj BCI pritom nezaujíma len akademické tímy. Do tejto oblasti začínajú vstupovať aj veľkí hráči zo sveta umelej inteligencie. Napríklad do startupu Merge Labs investovala spoločnosť OpenAI. Nejde teda o izolovaný univerzitný experiment, ale o širší technologický smer, ktorý začína priťahovať kapitál aj z prostredia špičkovej AI.

Pre veľké AI firmy je to logické pokračovanie. Ak sa modely dokázali dramaticky zlepšiť v práci s textom, obrazom či zvukom, ďalším krokom je interpretácia biologických signálov. Práve tu môže vzniknúť nová platforma, kde sa stretne mozgový hardvér a výkonné neurónové siete.

Znie to ako čítanie myšlienok. Realita je zatiaľ ale menej dramatická

Systém nerozpoznáva konkrétne myšlienky ani vnútorný dialóg. Zachytáva vzory elektrickej aktivity súvisiace s úmyslom pohybu a AI následne odhaduje, čo chce používateľ spraviť. Ide skôr o pravdepodobnostný model než o priamy prenos myšlienky do stroja.

Google News Pridaj si Vosveteit.sk medzi obľúbené zdroje v Google News Pridať