Neurokommunikaatio on viestintämuoto , johon liittyy tietojen siirto henkilön fysiologisista parametreista ja sen jälkeen tietoja hänen aivojensa toiminnasta [1] . Se on eräänlaista bioviestintää , jota toteutetaan neurotekniikoiden avulla .
Vuonna 2006 syntyneet siamilaiset kaksoissisarukset Krista ja Tatyana Hogan ovat esimerkki luonnollisesti kehittyneestä neurokommunikaatiosta . Kaksoset ovat kasvattaneet päät yhteen, ja toisen aivot ovat yhteydessä toisen aivoihin. Tämän seurauksena he voivat vaihtaa ajatuksia ja tunteita: yksi sisar tietää, mitä toinen näkee tai tuntee [2] .
Neurokommunikaatiotekniikoita voidaan käyttää teknisten välineiden helppoon hallintaan ja vuorovaikutukseen tekoälyn kanssa , biomonitorointiin ja proteeseihin, suoraan operatiiviseen viestintään, jonkun muun kokemuksen kokemiseen, koulutukseen, monimutkaisten ongelmien yhteisratkaisuun, konfliktien ratkaisuun, markkinatutkimukseen, tunneohjelmointiin jne. [ 3] Neuroviestintämarkkinat on valittu yhdeksi tärkeimmistä markkinoista Venäjän kansallisen teknologia-aloitteen puitteissa , jossa niitä kutsutaan nimellä " NeuroNet ". Tämä termi viittaa ihmisen ja tietokoneen välisten vuorovaikutustyökalujen markkinoihin, jotka perustuvat neuroteknologian edistyneeseen kehitykseen ja lisäävät ihmisen ja koneen järjestelmien sekä mielen- ja ajatteluprosessien tuottavuutta [4] . Alla on tietoa neuroviestinnän suurimmista sovellusalueista.
DARPAn ponnisteluilla on luotu CT2WS -videovalvontajärjestelmä , jonka tehtävänä on parantaa sotilaiden älykkyyttä . Tarkkailemalla tiedostamattomia reaktioita näkökentän tapahtumiin (aivojen " virheilmaisimen " signaalit) se mahdollistaa 91 % vaarallisten kohteiden havaitsemisen verrattuna 47 %:iin sotilaiden havaitsemista vaaroista tavallisilla kiikareilla [5] .
Armeijassa tarvitaan vielä enemmän reaktioaikaa lyhentäviä teknologioita . Ilmeisin esimerkki on taistelurobottien kauko-ohjaus käyttämällä aivojen ja tietokoneiden rajapintoja, kuten esitetään elokuvassa " Fire Fox " (1982) [6] . Synteettiset telepatiajärjestelmät ( eng. synteettinen telepatia , teknologiavälitteinen telepatia , tietokonevälitteinen telepatia ) näyttävät toistaiseksi fantastisemmilta , sen ensimmäisen näytteen pitäisi olla DARPA Silent Talkin tilaama sotilaiden välisen äänettömän viestinnän tekniikka taistelukentällä [7] [8 ] .
Robottien kauko-ohjaus on tarpeen myös siviilielämässä. Tämä auttaa esimerkiksi hankkeiden toteuttamisessa äärimmäisillä ilmastovyöhykkeillä ( arktisen alueen kehittäminen , porauslautojen kunnossapito Kaukopohjolassa ) [9] .
Vielä nykyäänkin oikeuslääketieteessä käytetään ajatusten jälkien menetelmää.. Neurokommunikaation kehittyessä kyky lukea ajatuksia laajenee ja tekee mielenhallinnan saataville , mikä mahdollistaa rikollisuuden ehkäisemisen [10] . Tämä seikka on liioiteltu Rudy Rückerin tieteisromaanissa Postsingular ( 2007 ) [11] .
Sitten sähköinen rannekoru voi kehittyä neurorannekoruksi. Erillinen suunta on uusien tapojen luominen henkilön tunnistamiseen , sillä proteesien kehitys antaa rikollisille mahdollisuuden muuttaa helposti tavanomaisia fyysisiä ominaisuuksiaan [12] .
Maailmanlaajuisesti yli 2 miljardia ihmistä kärsii keskushermoston sairauksista. Joka vuosi Venäjällä keskimäärin 450 tuhatta ihmistä joutuu aivohalvauksen uhriksi . Niinpä neuroproteeseille , selkäydinvammapotilaiden eksoskeletoille , ei-invasiivisille lääketieteellisille ratkaisuille on mahdollisesti laaja kysyntä [13] [14] . Esimerkiksi kuuluisa hermorajapintojen luoja Miguel Nicolelis käynnisti Walk Again -projektin , jonka tavoitteena on luoda eksoskeletoneja, joita halvaantuneet ihmiset voisivat hallita ajatuksen avulla [15] .
Vielä enemmän tarvitaan tekniikoita sairauksien varhaiseen tunnistamiseen ( seulonta ), joka estää vakavien seurausten syntymisen [14] . Joten " mobiiliterveyden " käsitteen puitteissa markkinoilla on jo kysyntää puetettaville laitteille , joissa on biofeedback (BFB), kuten kuntoseurantalaitteet.[16] . Tällaista diagnostiikkaa tarvitaan myös työtilanteissa. Erityisesti se voi antaa varhaisen varoituksen lentäjän väsymyksestä [17] . Visualisoinnin näkökulmia: esimerkiksi venäläinen pelikehittäjä Nival käytti Oculus Rift -virtuaalitodellisuuslasejaInMind-sovelluksessa, jonka avulla käyttäjä voi matkustaa aivojen sisällä [18] .
Lopuksi tällainen bioelektroniikan suuntakuten sähköiset tuotteet, voi työntää lääkkeitä [19] . Thync -laite pystyy käyttäjän pyynnöstä kohottamaan sävyä tai päinvastoin rentoutumaan stimuloimalla ohimoaluetta , ja SetPoint Medical -laitteet suorittavat vagushermon sähköstimulaation [17] .
Neurokommunikaatio voi lisätä puhuvien eläinlajien määrää . Nyt lajien välisen viestinnän alalla"ihmis-eläimet" -linjalla tiedemiehet yrittävät jo tulkita eläinten kieltä . Esimerkiksi professori Kon SlobodchikoffNorthern Arizonan yliopistostatyöskentelee mobiilikäännöksen erityislaitteiden luomisen parissa (ensimmäinen tällainen laite on nimeltään BowLingual, joka on käännetty koirien kielestä, julkaisi japanilainen yritys Takara vuonna 2002) [20] .
Samanaikaisesti yksi näyttelijäverkostoteorian kirjoittajista, sosiologi Bruno Latour , ei vain olettanut mahdollisuutta kommunikoida eläinten kanssa, vaan jopa nosti heidät sosiaalisten suhteiden subjektien asemaan . Hermoliitännät mahdollistavat ihmisten ja eläinten rinnakkaiselon yhteisessä sosiaalisessa verkostossa : ihmiset voivat paitsi lukea eläinten ajatuksia, myös vaikuttaa heidän käyttäytymiseensa, mikä osoitti vuonna 2013 Harvard Medical Schoolissa tehdyssä kokeessa [21] . Kuten NTI:lle omistetussa 2015 Foresight Fleetissä sanottiin, NeuroNet mahdollistaa
Lähetä kissa apteekkiin ja koira leipää varten. [22]
Esineiden internetin kehityksen pitäisi johtaa järkeväksi ympäristöksi kutsutun tilan syntymiseen. Sen perimmäisenä tavoitteena on rakentaa tietty yksilöllinen tila henkilön ympärille .[23] . Tämän tilan vivahteiden ymmärtämisessä älykästä ympäristöä tulisi auttaa vuorovaikutuksessa ihmisen psyyken kanssa. Esimerkiksi tekniikka pystyy mukautumaan omistajan tunnetilaan [17] . NeuroNet-työryhmä arvioi neuroelämän ja esineiden internetin markkinoiden todennäköiseksi kooksi vuoteen 2020 mennessä 7,1 biljoonaan. Yhdysvaltain dollareita [22] .
Neuromarkkinoinnin suunnan tulee viedä mainonnan kohdistaminen uudelle tasolle. Ensinnäkin markkinointitutkimusta helpottaa kyky saada tietoa kuluttajan tiedostamattomista toiminnoista (kuten katseenseuranta ). Puettavat laitteet, joissa on biofeedback, mahdollistavat suuren datan keräämisen todellisesta kuluttajakäyttäytymisestä. Toiseksi massaasiakkaan päätöksentekoon vaikuttamiseksi alitajunnan mekanismeja tullaan käyttämään laajemmin.[24] .
Työmarkkinoiden vaatimukset sanelevat tarpeen perehtyä kognitiivisen kehityksen edistyneisiin teknologioihin . Siten joukkoinnostus aivojen mikropolarisaatioon osoittaa suurta tarvetta aivojen toiminnan keinotekoiselle lisäämiselle [25] . Ihanteellinen lopputulos neurokommunikaatioiden soveltamisesta koulutuksessa tulisi olla tilanne, jossa ihmiset voivat oppia vaivaamatta itseään. Esimerkiksi tietoisuuden siirron ongelman onnistuneen ratkaisun tapauksessa koulutus koostuu tarvittavien tietojen lataamisestasuoraan opiskelijoiden aivoihin [26] . Vuonna 2015 Karim Benchenane ( fr. Karim Benchenane ) kollegoidensa kanssa teollisen fysiikan ja kemian korkeakoulussa Pariisissa pystyi tuomaan vääriä assosiaatioita nukkuviin hiiriin. Siten oli mahdollista todistaa perustavanlaatuinen mahdollisuus ladata tietoa aivoihin [17] [27] .
Ihmisestä on mahdollista löytää uusia psyyken resurssitiloja (mukaan lukien muuttuneet , kuten ne, joita yksi sosiaaliliikkeen " Venäjä 2045 " asiantuntijoista Oleg Bakhtiyarov tutki ) [17] [28] . Googlen Search Inside Yourself -johtajuusohjelma opettaa meditaatiota insinööreille jo tänään , ja Journey to Wild Divine , biopalautetietokonepeli , antaa sinun jopa hallita meditaatiokäytäntöjä itse [29] . Kunnes tietoisuuden siirtymisen ongelma on ratkaistu, voidaan myös tavallisia mielen tiloja harjoitella biofeedback-laitteiden avulla . Erityisesti Internet-riippuvuuden muodon, kuten kyberkommunikaatioriippuvuuden , ja akateemisen suorituskyvyn heikkenemisen välillä on havaittu yhteys [30] . Yhä useampi lapsi kärsii tarkkaavaisuushäiriöstä . Huomiovalmentajien , kuten Play Attention -ohjelman [29] , pitäisi auttaa tällaisia opiskelijoita . Aivoharjoittelulla on kysyntää aikuisten keskuudessa(etenkin puhumme Lumosity -yhtiön ratkaisusta , jonka yli 40 miljoonaa käyttäjää on tilannut) [16] [31] .
Toinen hermorajapintojen etu on kyky hallita oppimateriaalin hallitsemisen edistymistä [32] . Ensinnäkin opiskelija osaa seurata oppimisen kannalta tärkeitä indikaattoreita; esimerkiksi hermorajapinta kertoo, milloin aivot ovat paremmin virittyneet tiedon havaitsemiseen [17] . Ohjaustarkoituksiin hermorajapinta on kätevä myös opettajalle, koska opetuksessa käytetyt perinteiset elektroniset simulaattorit eivät mahdollista oppilaan päättelyn logiikkaa [33] .
Ensimmäiset elektroenkefalografiaa (EEG) käyttävät neurokommunikatiiviset ratkaisut ovat läsnä tietokonepelimarkkinoilla : nämä ovat Emotiv Systemsin , NeuroSkyn , Neural Impulse Actuatorin ja Mindball- pelin [7] syöttö-lähtö- oheislaitteita . Raymond Kurzweil piirtää entistä futuristisemman näkökulman virtuaalitodellisuuteen uppoamiseen hermoston sisältä : tulevaisuudessa nanorobotit pystyvät estämään aisteista tulevat signaalit ja korvaamaan ne signaaleilla, jotka aivot vastaanottavat virtuaalitodellisuudesta, mikä luoda täydellisen läsnäolon tunteen virtuaaliympäristössä. Tällaisessa ympäristössä voit liikkua ystävien kanssa ja tuntea yhdessä minkä tahansa kokemuksen aistien kirjolla [34] . M. Nicolelis panee merkille virtuaalimatkailun suuren potentiaalin : teleläsnäololaitteiden muuttaminen avatariksi antaa ihmisille mahdollisuuden saada realistisia vaikutelmia etämatkoista muille planeetoille ja muille vaikeasti saavutettaville universumin kolkille [6] .
Stanislav Lem "Teknologian summassa " (1963) mainitsi tietomuurin käsitteen . Esteenä on se, että yhä useampia tiedemiehiä vaaditaan käsittelemään jatkuvasti kasvavaa määrää tieteellistä tietoa (katso tietoräjähdys ). Tämä on kuitenkin positiivista palautetta saava prosessi , koska tutkijoiden määrän kasvu lisää kertyneen tiedon määrää entisestään. Lemin mukaan on mahdollista, että tiedon esteen voittamiseksi tarvitaan lisää antropogeneesiä [35] .
Tietoräjähdyksen väistämätön seuraus on tutkijoiden erikoistumisen syveneminen. Yleisen tiedon syntetisoimiseksi pitkälle erikoistuneiden tieteenalojen saavutuksista tarvitaan kollektiivisen tieteidenvälisen vuorovaikutuksen organisointia (katso myös en:Collaborative information seeking ). Samalla monitieteistä viestintää vaikeuttaa se, että eri erikoisalojen asiantuntijoilla on erilainen terminologia . Erikoistumisen ahdas aiheuttaa myös tiedon luotettavuuden arvioinnin ongelman , koska fyysikko ei voi varmistaa lääkärin lausuntojen todenperäisyyttä jne. [36]
Nyt kapean erikoistumisen ongelmat ratkaistaan joukkoistamalla , joka on itse asiassa tiedonhankinnan demokratisoinnin muoto. Crowdsourcing on synnyttänyt kansalaistieteen ilmiön : tuhannet vapaaehtoiset osallistuvat EyeWire- ja Foldit- projekteihin [37] . Tämä kokemus laajenee väistämättä myös sosiaalisen hallinnon alalle [38] , josta esimerkkinä on The Edge -hanke (jota toteuttaa Yhdistyneen kuningaskunnan kansallinen terveyspalvelu ) [18] .
Neuroviestinnän tulisi lisätä keskinäisen ymmärryksen tasoa kapeasti erikoistuneiden asiantuntijoiden välillä ja luottamuksen tasoa tietoon, mikä mahdollistaa ajatusten vaihdon suoraan ilman välittäjien osallistumista ammattislangin muodossa [39] [40] . NeuroNet-työryhmä arvioi neuromorfisten big datajärjestelmien ja tietosynteesin markkinoiden mahdolliseksi kooksi 253 miljardia Yhdysvaltain dollaria vuoteen 2020 mennessä [22] .
Viimeaikaiset edistysaskeleet aivojen toiminnan ymmärtämisessä ovat seuraavat: Swiss Blue Brain Project onnistui luomaan digitaalisen rekonstruktion rotan aivoista , joka sisälsi 31 000 hermosolua, 207 erilaista hermosolujen alatyyppiä ja 55 solukerrosta [41] ja Fred Gage Salk Institute for Biological Studies pystyi kasvattamaan "ikääntyviä" aivosoluja [42] .
Vitaly Dunin-Barkovsky Venäjä 2045 -liikkeestä lupaa saada yksityiskohtaisen aivokaavion, joka soveltuu keinotekoiseen toteutukseen, ennen tammikuuta 2016 [ 43] . R. Kurzweil ennustaa, että täydellinen tietokonesimulaatio ihmisaivoista saadaan aikaan 2040-luvulla [44] .
Ensimmäiset lähestymistavat tietoisuuden lisääntymiseen keinotekoisilla välineillä ovat käynnissä. LifeLike, yhteistyöprojekti Keski-Floridan yliopiston kanssaja Illinoisin yliopisto , joka on omistettu American National Science Foundationin työntekijän Alex Schwarzkopfin ( eng. Alex Schwarzkopf ) virtuaalisen kaksoiskappaleen luomiseen . Kaksoiskappaleen on säilytettävä tuleville sukupolville Schwarzkopfin tieteellinen ja älyllinen kokemus sekä hänen ulkonäkönsä, ilmeensä, äänensä, kommunikaatiotapansa [18] . Vuonna 2005 David Hansonin yritys loi keinotekoisen kaksoiskappaleen kirjailija Philip Dickistä , joka oli kuollut 23 vuotta aiemmin [45] .
Aivojen vuorovaikutuksessa keinotekoisten esineiden kanssa on saavutettu tiettyjä menestyksiä. Vuoden 2014 jalkapallon MM-kisojen finaaliturnauksen avauksessa ensimmäisen iskun palloon antoi eksoskeleton avulla mies, jolla on halvaantuneet jalat. Eksoskeletonia kontrolloivat aivot, joiden aktiivisuus luettiin EEG:n perusteella elektrodeilla varustetun korkin ( eng. Braincap ) ansiosta [15] [46] . Samaan aikaan, vuonna 2011, Doron Friedman, Herzliyassa (Israel) sijaitsevan tieteidenvälisen keskuksen työntekijä , työskenteli MRI - ohjatun avatarin luomiseksi [ 47] . Yhden oppilaan hallinnassa avatar kulki 2000 km:n matkan [48] .
Aivojen ja tietokoneiden rajapinnat on jo tuotu kaupallisten tuotteiden vaiheeseen. Siten australialaisen Emotiv Systemsin hermoliitännät havaitsevat ilmeitä, mahdollistavat neurotutkimuksien suorittamisen, biopalautteen käytön, tietokonepelin ohjauksen tai Parrot AR.Drone -dronejen ohjaamisen [49] . Totta, liitännöissä on ongelma lukutarkoituksessa, virheet ovat yleensä 25-40%. Läpimurron tähän suuntaan teki vuonna 2012 Andrew Schwartz Pittsburghin yliopistosta , joka saavutti 91,6 %: n tarkkuustason [50] .
Mielenkiintoinen on perifeeristen neurorajapintojen suunta. Tosiasia on, että proteeseja ohjattaessa ei ole välttämätöntä käyttää aivojen resursseja kaikkiin manipulaatioihin. On mahdollista , että ääreishermoston resursseja on riittävästi . Esimerkki perifeerisestä neurorajapinnasta on Chicagossa kehitetty Targeted Reinnervation (TMR) -laite [51] .
Mitä tulee aivojen ja aivojen vuorovaikutukseen , tässä osassa tehdään edelleen laboratoriokokeita. Helmikuussa 2013 M. Nicolelisin työryhmä kertoi onnistuneensa verkottamaan kahden rotan aivot . Rotille istutettiin tietokoneisiin yhdistetyt elektrodit ja tietokoneet yhdistettiin Internetin kautta. Rotat vaihtoivat kosketus- ja motorisia tietoja reaaliajassa , vaikka ne sijaitsivatkin eri mantereilla : yksi Etelä-Amerikassa (Brasilian IINN-ELS- instituutin alueella ) ja toinen Pohjois -Amerikassa ( Duke University Yhdysvalloissa Pohjois-Carolinan osavaltiossa). ) [52] .
Hieman yli kuukautta myöhemmin tutkijat Harvard Medical Schoolista raportoivat lajienvälisen hermoviestinnän onnistumisesta ilman implanttien istuttamista ei-invasiivisella tavalla EEG:n ansiosta. Vapaaehtoiset ihmiset laittoivat päähän elektrodeilla varustetut korkit ja ajatuksen voimalla saivat anestesiassa olevan rotan hännän liikkumaan [53] .
Saman vuoden elokuussa Washingtonin yliopisto onnistui saamaan aikaan neurokommunikaatiota ihmisten välillä pelatessaan ampujaa . Yhden pelaajan (Rajesh Rao, englanniksi Rajesh Rao ) käytettävissä oli vain näyttö, ja näppäimistö oli Andrea Stoccon ( englanniksi Andrea Stocco ) vieressä olevassa huoneessa. Rao ei voinut painaa näppäimiä yksin, eikä Stocco nähnyt mitä näytöllä tapahtui. Rao lähetti näppäinkomennot Stoccon aivoihin käyttämällä elektrodeilla varustettua korkkia [17] [54] .
Vuonna 2015 M. Nicolelisin laboratorio suoritti kaksi uutta koetta. Molemmissa eläimet palkittiin onnistuneesta ryhmävuorovaikutuksesta. Yhdessä tapauksessa kolme apinaa ohjasi yhdessä keinotekoista käsivartta aivojen ja tietokoneiden rajapintojen kautta tarkkaillen sen liikettä näytössä, ja kukin yksittäin pystyi manipuloimaan hahmoa vain yhtä suorakulmaisen koordinaattijärjestelmän akselia pitkin . Kokeilu osoitti, että kädellisten aivot voidaan yhdistää itsesopeutuvaksi tietokonerakenteeksi, joka pystyy saavuttamaan yhteisiä tavoitteita [55] . Toisessa kokeessa luotiin verkko neljän rotan aivoista [56] [57] .
Toistaiseksi ongelmana on perinteisen tiedon hermorajapintojen avulla saavutettu alhainen siirtonopeus. Esimerkiksi tavallisella kielellä olevien viestien kirjainkohtaisen kirjoitusnopeuden maksiminopeus vuonna 2014 oli 40 merkkiä minuutissa [58] . Vuorovaikutuksen nopeuttamiseksi on tarpeen kehittää erityinen kieli ja siihen liittyvät konekäännösjärjestelmät , jotka pystyvät ymmärtämään merkityksiä - tämä ongelma pitäisi ratkaista semanttisen verkon ansiosta [59] .
Toinen ongelma on tarve luoda riittävät organisaatiomuodot verkkoviestintään. Aivan kuten ICT :ssä on siirtymä tähtitopologiasta verkkotopologiaan , ihmiskollektiivien on omaksuttava joustavia, itseorganisoituvia muotoja [60] . Nyt on syntymässä kollektiivisen vuorovaikutuksen kokeiluformaatteja: ennakointi , World Café , avoin avaruusteknologia . 7-15 vuoden horisontissa pitäisi ilmaantua organisaatioteknologioita, jotka voivat rakentaa minkä tahansa monimutkaisen ryhmän mihin tahansa tehtävään [61] .
Neurotiede | |
---|---|
Perustiede |
|
Kliininen neurotiede |
|
Kognitiivinen neurotiede |
|
Muut alueet |
|