두뇌-컴퓨터 인터페이스: 그것들은 무엇이며 왜 우리가 지금 그것에 대해 듣고 있습니까?

원숭이에게 먹이 주기, 고양이와 함께 영화 보기, 비디오 게임하기 – 정말 좋은 휴일 같죠? 하지만 신경과학자라면 인간의 두뇌를 컴퓨터에 연결하기 위한 지난 반세기 연구와 매우 흡사합니다.

Elon Musk의 Neuralink는 그 자체로 인상적이며 2016년부터 게임에 등장했으며 계속해서 구축되는 신경과학적 성과의 일부일 뿐입니다. 저 원숭이들? 그들은 뇌에 연결된 로봇 팔로 먹이를 먹고 있습니다. 고양이들은 비디오를 보고 있고, 우리는 결과적인 두뇌 활동을 이미지로 다시 번역하고 있습니다. 그리고 비디오 게임? 당신은 당신의 마음으로 그들을 재생할 수 있습니다.

BCI(뇌-컴퓨터 인터페이스)란 무엇입니까?

실제 구현이 복잡한 만큼 BCI 이면의 개념은 매우 기본적입니다. 뇌의 뉴런은 일을 할 때 서로에게 전기 신호를 보냅니다. 두개골 안이나 위에 있는 전극을 사용하여 이러한 스파이크를 감지하고 디지털화하고 뇌가 하는 일을 파악하고 그 활동을 어떤 행동이나 데이터로 변환할 수 있습니다.

이런 식으로 우리는 해석 가능한 전기 신호를 컴퓨터 시스템, 보철물, 심지어 로봇과 같은 사물에 보낼 수 있으며 생각만으로 우리 주변의 장치와 심지어 우리 자신의 신체까지도 잠재적으로 제어할 수 있습니다. 이 연결은 양방향으로도 작동합니다. 우리는 디지털 정보를 뇌가 읽을 수 있는 전기 신호로 인코딩하여 일종의 감각 입력을 제공할 수 있습니다.

BCI는 일반적으로 침습성, 부분 침습성 및 비침습성의 세 가지 주요 범주로 나뉩니다. 이름에서 알 수 있듯이, 침습적 BCI는 뇌에 직접 이식되어 어떤 뉴런이 무엇을 하고 있는지에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있다는 점에서 최상의 “수용”을 얻습니다.

부분 침습적 BCI(Neuralink가 바로 그것)는 두개골에 배치되지만 뇌에 직접 배치되지 않기 때문에 보다 안전하고 수술 강도가 낮으며 여전히 상당히 효율적입니다.

비침습적 BCI는 머리에 전혀 부착되지 않습니다. 전극이 박힌 고무 모자 형태로 이전에 본 적이 있을 것입니다. 사용하기 가장 쉽지만 뇌에서 멀리 떨어져 있지만 두개골에 방해가 되기 때문에 뉴런을 발사하여 생성된 파동도 통과하지 못하므로 데이터가 더 시끄럽고 허용되지 않습니다. 뇌 내 임플란트만큼 정밀하게 제어합니다.

지금까지 BCI로 무엇을 했습니까?

이 연구의 주요 목표는 텔레파시 인터넷 능력을 가진 AI로 강화된 인간을 만드는 것이 아닙니다. 그럴 가능성이 있지만 목표는 마비, 실명, 난청, 묵음, 발작 및 기타 감각/중추 신경계 문제를 치료하는 것과 같은 것들에 대한 의학 연구로 인한 연쇄 효과에 가깝습니다. 현재 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구.

인공와우예를 들어 이미 수십만 명이 사용하고 있습니다. 그들의 임무는 외부 세계에서 소리를 가져와 뇌가 처리할 수 있는 전기 신호로 변환하는 것이기 때문에 그 자체로 컴퓨터와 인터페이스하지 않습니다. – 기계에서 읽을 수 있는 신호.

망막 임플란트는 아직 흔하지는 않지만 이미 시력을 잃은 사람들에게 제한된 시력을 회복시키고 있습니다. 사람들은 로봇 팔과 다리를 제어하기 위해 뇌 신호를 성공적으로 사용하기도 했습니다. 줄리아노 핀토마인드 컨트롤 외골격을 사용하여 2014 브라질 월드컵에서 킥오프를 만든 하반신 마비 환자.

그러나 더 전통적인 종류의 읽기-쓰기 용량으로 두뇌를 컴퓨터에 실제로 연결하는 것과 관련하여 지금까지 가장 큰 혁신은 원숭이를 통해 이루어졌습니다.

일찍이 1969년에 과학자들은 뇌 신호를 사용하여 원숭이가 다이얼의 바늘을 움직이게 할 수 있었습니다. 2008년까지 그들은 음식을 가져다주는 로봇 팔을 제어하기 위해 두뇌를 사용그리고 2011년에는 원숭이가 로봇 팔을 움직이고 있었습니다. 팔 제어를 담당하는 뇌 부분에 피드백을 받는 동안, 마치 그들이 실제 팔 중 하나에서 신호를 수신하는 것처럼. 2016년, 원숭이는 분당 12단어의 타이핑 속도를 달성했습니다. 신경 임플란트를 사용하여 “다른 이름의 바나나는 달콤한 냄새가 날 것입니다.”와 같은 셰익스피어 문구를 철자합니다.

이러한 추세가 계속된다면 AI가 세계를 장악하는 것에 대해 걱정할 필요조차 없을 것입니다. 아마도 텔레파시 원숭이가 가장 먼저 그곳에 도착할 것입니다.

우리는 또한 고양이와 인간의 두뇌에서 정확한 이미지 신호를 포착할 수 있었습니다. 각각 8편의 단편 영화 중 하나를 시청하는 고양이의 뇌 활동을 모니터링함으로써, 연구원들은 각 고양이가 보고 있는 영화를 식별하기 위해 화면에서 충분한 이미지를 구성할 수 있었습니다..

그리고 그것은 1999년이었습니다 – 2008년까지, 연구자들은 인간에서 이것을 성공적으로 수행했습니다.. 이 두 실험 사이에 간질로 뇌 이식을 받은 10대 소년은 뇌 신호만 사용하여 여러 레벨의 스페이스 인베이더를 물리치세요..

사람들이 타이핑하고, 화면에서 마우스를 움직이고, 자동차를 운전하고, 트윗하고, 인터넷을 통해 서로에게 무음 메시지를 보내고, 드론을 조종하고, 스마트 TV를 제어하는 ​​등 이 목록은 쉽게 계속될 수 있습니다. 이 기술은 큰 아이디어를 내놓는 수많은 신생 기업에서 알 수 있듯이 몇 가지 흥미로운 방향으로 나아가고 있습니다.

신경링크

이 프로젝트는 많은 헤드라인을 장식하며 다음과 같은 이유가 있습니다. 신경링크 아마도 가장 작고 가벼우며 쉽게 이식할 수 있는 부분 침습적 BCI일 것입니다. 작동 방식은 다음과 같습니다.

• Neuralink는 로봇 도구를 사용하여 작은 실(사람 머리카락 너비의 1/10)을 뇌에 이식합니다. 현재로서는 작은 구멍을 뚫어야 하지만 미래에는 레이저를 사용할 수도 있습니다.
• 이 스레드는 두개골에 내장된 “N1 센서”라고 하는 칩에 연결되어 수신 데이터를 처리하고 전기 신호를 뇌로 보낼 수도 있습니다.
• 이 칩은 칩과 상호 작용하고 무선으로 다른 장치와 정보를 주고받을 수 있는 웨어러블 외부 장치인 “The Link”라는 장치에 연결됩니다.

Neuralink에 따르면 쥐와 원숭이에 대한 실험은 이미 성공적인 것으로 입증되었으며 곧 인간 실험을 시작하는 것을 목표로 하고 있습니다. 첫 번째 수혜자는 장치에 대한 의학적 필요가 있는 사람들이 될 것이지만 Elon Musk는 이러한 종류의 두뇌 인터페이스를 통해 궁극적으로 인간-AI ​​협력을 만들고 싶어한다는 사실을 숨기지 않았습니다. 최종 제품은 스마트폰 및 기타 장치에 연결하고 제어할 수 있으며 기술이 향상되면 다른 많은 응용 프로그램을 보게 될 것입니다.

브레인게이트

사이버키네틱스가 개발한 뇌 임플란트, 브레인게이트 가장 초기의 현대 BCI 중 하나입니다. 인간 실험 대상은 2004년 초에 컴퓨터와 뇌를 성공적으로 연결할 수 있었고, 2012년까지 Cyberkinetics는 마비된 사람들이 병을 만지고, 쥐고, 마실 수 있도록 하는 뇌 제어 로봇 팔을 시연했습니다. 그들은 사람들이 로봇 팔다리를 제어하도록 돕는 것에서부터 뇌 신호를 사용하여 태블릿에서 피아노를 연주하는 것에 이르기까지 다양한 출판물과 업적 목록을 가지고 있습니다.

감동적인

머리에 구멍을 뚫기 위해 줄을 서는 사람이 많지 않다는 점을 감안할 때 상업적으로 이용 가능한 비침습적 BCI가 좋은 첫 번째 단계가 될 것입니다. 그게 바로 감동적인 하다. 그들의 EEG(뇌파계) 헤드셋은 뇌에서 신호를 포착하여 자신의 정신 활동을 분석하고 장치를 제어하거나 소비자가 제품을 사용하는 방법에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 상대적으로 저렴하고 연구 수준의 데이터를 생성하며 이를 적용하기만 하면 됩니다!

신경이 쓰이는

이모티브처럼, 신경이 쓰이는 디지털 세계를 제어하는 ​​핸즈프리, 음성 프리 방식으로 헤드셋을 마케팅하면서 비침습적 경로를 취하고 있습니다. 그들을 차별화하는 것은 마인드 컨트롤 게임, 교육 및 디지털 제어를 가능하게 하는 방법으로 VR 기술에 초점을 맞추고 있다는 것입니다. 사지.

이것들은 뇌-컴퓨터 인터페이스 공간에서 진행 중인 현재 프로젝트 중 일부일 뿐입니다. 요즘 첨단 기술 분야와 마찬가지로 1위를 놓고 경쟁하는 플레이어가 많이 있으며, 이미 흥미로운 응용 프로그램이 많이 도입되었습니다. BrainCo의 학습 향상 헤드 밴드 에게 커널의 AI 기반 메모리 스토리지 칩.

우리는 BCI가 표준이 되기까지 얼마나 멀리 떨어져 있습니까?

곧 Neuralink를 설치하지 못할 것입니다. 작은 크기에도 불구하고 머리에 구멍을 뚫는 것은 일종의 큰 도약처럼 보입니다. 그러나 비침습적 뇌파 헤드셋 시장이 성장하기 시작했으며 일부 상용 헤드셋은 실제로 다소 합리적인 가격에 제공됩니다.

결국에는 일반 기술 스택의 일부로 사용할 수 있을 만큼 충분히 신뢰할 수 있지만 시간이 걸릴 수 있습니다. BCI는 그 어느 때보다 빠르게 개선되고 소형화되고 있습니다. Neuralink가 증명하듯이, 미래에 뇌-컴퓨터 연결을 설치하는 것이 Elon Musk가 말했듯이 LASIK를 받는 것과 유사할 것이라고 완전히 생각할 수 있습니다. 모든 사람이 하는 것은 아니지만 필요한 경우 비교적 간단한 절차가 될 것입니다.