AI Inside: Chip Cerebrali che Pionierano il Prossimo Salto nell’Evoluzione Umana

I chip cerebrali non sono più fantascienza. Sono diventati una realtà e stanno trasformando le vite grazie ai progressi tecnologici, che permettono a un computer di decodificare i segnali cerebrali, dedurre le intenzioni umane e infine attuarle direttamente attraverso una macchina.

Questi sistemi che lo rendono possibile si chiamano BCI o interfaccia cervello-computer, che studia i segnali dell’attività cerebrale. Neuralink è l’azienda più conosciuta in questo settore, creando un’interfaccia cerebrale generalizzata per sbloccare il potenziale umano.

Ma mentre le BCI sono in sviluppo fin dagli anni ’60, i recenti progressi nell’AI stanno contribuendo a realizzare miracoli. Questi progressi hanno portato a passi significativi nelle applicazioni pratiche, in particolare per le persone con disabilità, dimostrando l’impatto in evoluzione di questa tecnologia.

Applicazioni Attuali e Scoperte

Mentre lo sviluppo delle BCI è ancora principalmente confinato al laboratorio di ricerca, con l’evoluzione dell’AI abbiamo iniziato a vedere dimostrazioni della praticità delle BCI nelle persone con disabilità.

Impianti Cerebrali AI che Ripristinano il Linguaggio e il Movimento

Con circa 1,3 miliardi di persone nella popolazione mondiale che vivono con disabilità da moderate a gravi, gli impianti AI negli esseri umani stanno migliorando rapidamente per eliminare completamente queste limitazioni.

In una coppia di studi pubblicati sulla rivista Nature, ricercatori della Stanford University e dell’University of California San Francisco hanno dimostrato che le loro BCI hanno permesso a due donne con paralisi di parlare nuovamente con una velocità e precisione senza precedenti. Le BCI leggono l’attività cerebrale correlata al linguaggio e alimentano i dati in un modello di apprendimento linguistico, che viene poi prodotto in parlato utilizzabile tramite voce generata dal computer o testo sullo schermo.

I ricercatori di Stanford hanno impiantato array di elettrodi delle dimensioni di un chicco di popcorn sul cortice motorio del linguaggio del cervello di Pat Bennet, 68enne, che poi si interfaccia con un software informatico che le permette di parlare. Nel frattempo, i ricercatori di UCSF hanno dato a Ann, 30enne gravemente paralizzata, la capacità di parlare e fare espressioni facciali (tramite un avatar digitale). Entrambe le ricerche hanno registrato enormi miglioramenti nella dimensione del vocabolario, nella velocità di decodifica del linguaggio e nella precisione del parlato.

Combinare AI e Microelettronica per Combattere i Disturbi Cerebrali

L’AI, insieme agli impianti neurali, viene anche utilizzata per trattare disturbi come l’epilessia e il Parkinson modulando direttamente le attività anomale. L’University of Toronto ha riunito ingegneri elettrici e informatici insieme a clinici, neuroscienziati e scienziati dei dati per migliorare la salute cerebrale e tracciare percorsi di trattamento alternativi.

Utilizzando il deep learning, il team estrae informazioni di livello profondo, identificando anche biomarcatori nascosti, e poi attiva gli impianti neurali al momento ottimale. L’idea è di utilizzare terapie di neuromodulazione in futuro per mirare a:

• Dolore cronico
• Depressione
• Demenza
• Alzheimer
• Disturbi del sonno

Prova Umana di Neuralink

La startup di chip cerebrali di Musk, Neuralink, ha finalmente ricevuto l’approvazione per avviare la sua prima sperimentazione umana. In precedenza, la Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti aveva sollevato preoccupazioni sulla sicurezza per la sua prima sperimentazione clinica su esseri umani prima di concedere l’autorizzazione, e ora l’azienda è stata approvata anche da un comitato di revisione indipendente per avviare il reclutamento.

Per il suo studio PRIME (Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface), Neuralink sta cercando pazienti con paralisi dovuta a lesioni del midollo spinale cervicale o sclerosi laterale amiotrofica. La sperimentazione, che dovrebbe durare circa sei anni, prevede l’impianto chirurgico di un impianto BCI wireless nel cervello per valutare la capacità del sistema di consentire ai pazienti di controllare dispositivi esterni con i loro pensieri.

Con il chip cerebrale AI di Neuralink, Musk mira a facilitare inserimenti chirurgici rapidi dei suoi dispositivi per trattare condizioni come autismo, depressione e schizofrenia. Finora, l’azienda ha testato su animali, ma ora sta reclutando volontari paralizzati per migliorare la qualità della vita di milioni.

Progressi Tecnologici e Scientifici

Negli ultimi decenni, sono state condotte ricerche rivoluzionarie nel campo delle BCI, che forniscono un collegamento di comunicazione diretto tra il cervello e un computer. Ora, l’AI ha portato questo ancora più avanti grazie alla sua capacità di analizzare dati complessi e generare output simili a quelli umani.

Mentre gli impianti vocali sono stati fondamentali per le persone che hanno perso la capacità di parlare a causa di paralisi o altre lesioni, sono stati estremamente lenti e poco articolati. Tuttavia, i significativi progressi nelle neuroscienze e nell’informatica moderna stanno ora rendendo possibile avere impianti a chip AI disponibili commercialmente per ripristinare le funzioni sensoriali e motorie.

Oggi, questa meraviglia della tecnologia moderna sta dando a chi ha perso la capacità di parlare una voce convertendo i segnali cerebrali in testo, con velocità ed efficienza. Nella ricerca di Stanford, il team ha registrato solo un tasso di errore del 9,1% nelle parole, il che è 2,7 volte più preciso rispetto alle BCI precedenti. Ciò è stato ottenuto usando un algoritmo che decodifica 62 parole al minuto e si avvicina alla velocità conversazionale di 160 parole al minuto, il che è semplicemente incredibile. Per questo, lo studio ha sfruttato la più grande libreria di vocabolario usata per la decodifica del parlato tramite impianto — circa 125.000 parole.

Un nuovo studio, parte della sperimentazione BrainGate2 Neural Interface System, ha invece utilizzato un tipo di deep learning chiamato reti neurali ricorrenti (RNN), anch’esse usate per modellare processi cerebrali come memoria, attenzione e percezione. L’algoritmo ha separato facilmente diversi tipi di movimenti facciali per il parlato basandosi solo sui segnali neurali, con oltre il 92% di precisione.

Dato che la decodifica del comportamento o dello stato cognitivo dai segnali neurali è fondamentale per la ricerca BCI, il deep learning è emerso come metodo in molti compiti di machine learning come la segmentazione delle immagini e il riconoscimento vocale. Il suo successo ha portato al suo utilizzo nella previsione di output comuni, inclusi movimento, parlato e visione.

In un altro caso, gli scienziati hanno sviluppato un sistema AI non invasivo chiamato decodificatore semantico, sviluppato in parte usando un modello transformer simile a quelli che supportano i chatbot ChatGPT e Bard di Google. I ricercatori dell’University of Texas at Austin hanno addestrato il sistema, che non richiede impianti chirurgici, facendo ascoltare diverse ore di podcast all’interno di uno scanner fMRI. Poi genera un flusso di testo quando il partecipante sta ascoltando o immagina di raccontare una nuova storia.

Come abbiamo visto, l’uso dell’AI sta davvero aiutando enormemente la ricerca neuroscientifica. Tuttavia, ci sono alcune considerazioni da tenere in conto quando si opera in questo settore in rapida evoluzione.

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Considerazioni Etiche, sulla Privacy e sulla Sicurezza

Considerati i cambiamenti che gli impianti cerebrali AI apportano alla vita degli esseri umani, abbiamo assistito a un rapido avanzamento della neurotecnologia e dei chip cerebrali AI. Tuttavia, non è privo di rischi.

In parole semplici, i sistemi AI sono soggetti a errori e malfunzionamenti, proprio come qualsiasi altra tecnologia, il che può comportare risultati potenzialmente dannosi. Costruiti su algoritmi complessi che elaborano enormi quantità di dati, i sistemi AI sono anche vulnerabili a hacking e manipolazioni. Inoltre, i dati su cui vengono addestrati possono contenere bias intrinseci che portano a risultati discriminatori.

L’aumento degli investimenti in programmi basati su AI che possono leggere la mente delle persone e memorizzare dati neurali ha spinto l’UNESCO a lanciare un allarme sulla neurotecnologia in rapida evoluzione, affermando che minaccia i diritti umani e richiede una regolamentazione globale.

“The promise . . . may come at a high cost in terms of human rights and fundamental freedoms, if abused. Neurotechnology can affect our identity, autonomy, privacy, sentiments, behaviors, and overall well-being.”

– ha detto Gabriela Ramos, assistente direttore generale dell’UNESCO per le scienze sociali e umane.

Di conseguenza, l’organizzazione scientifica e culturale dell’ONU ha dichiarato che inizierà a sviluppare un “quadro etico universale” per la neurotecnologia.

Mentre Ramos è preoccupata che la tecnologia cambi “l’essenza stessa di ciò che significa essere umani”, altri come Mariagrazia Squicciarini, autrice principale di un rapporto UNESCO sul ritmo rapido dell’innovazione nella neurotecnologia, sono preoccupati per l’aggiunta dell’AI, che secondo lei mette la “neurotecnologia sotto steroidi”.

Si stima che gli investimenti privati nelle aziende neurotech siano aumentati di oltre 20 volte nel decennio dal 2010, raggiungendo 7,3 miliardi di dollari nel 2020, mentre i brevetti relativi alla neurotecnologia sono aumentati del 266% in questo periodo. I dati mostrano che il mercato dei dispositivi neurotech dovrebbe superare i 24 miliardi di dollari nei prossimi quattro anni.

Con i modelli AI avanzati che richiedono la decodifica dei dati cerebrali, i sostenitori della regolamentazione sostengono che la privacy mentale sia diventata più urgente che mai. Come vediamo in Cina, i lavoratori indossano cuffie che scansionano i loro stati emotivi, indicando un ampio spettro di applicazioni per questa tecnologia. Allo stesso modo, negli Stati Uniti, l’esercito sta esplorando tali tecnologie per migliorare le capacità mentali, controllare oggetti con il pensiero e rendere i soldati più idonei al servizio.

Sono state sollevate anche preoccupazioni etiche riguardo all’impatto delle BCI sulla società. Molti temono che dare un accesso senza precedenti ai cervelli delle persone possa trasformare le possibilità distopiche in realtà.

Aziende che Operano nello Spazio degli Impianti Cerebrali AI

Ora, diamo un’occhiata ad alcune delle aziende più importanti nello spazio dei chip cerebrali AI:

1. Neuralink

L’azienda fondata dal miliardario imprenditore Musk sta sviluppando impianti wireless in grado di leggere le onde cerebrali. Più recentemente, Neuralink ha annunciato di aver raccolto ulteriori 43 milioni di dollari, guidati dal Founders Fund di Peter Thiel.

A giugno, l’azienda era valutata circa 5 miliardi di dollari, con il suo fatturato annuo stimato di 115,7 milioni di dollari all’anno. Nel novembre 2023, i legislatori statunitensi hanno chiesto alla SEC di indagare su Neuralink per aver omesso dettagli sulle morti di animali nei trial. Per quanto riguarda la data di rilascio del chip cerebrale Neuralink, Musk afferma che è ancora a diversi anni di distanza.

2. Synchron

La Synchron, con sede a New York, mira a offrire una terapia di neuromodulazione endovascolare impiantabile. All’inizio di quest’anno, l’azienda ha pubblicato i risultati del suo studio per valutare l’efficacia e la fattibilità dello Synchron Switch in pazienti con paralisi grave.

Il dispositivo viene introdotto nel vaso sanguigno del cervello, da cui trasmette segnali neurali per un lungo periodo senza effetti avversi. Synchron è sostenuta da Bezos e Gates e ha raccolto un totale di 135,7 milioni di dollari, secondo CB Insights. L’azienda ha un fatturato annuo stimato di $37.3 mln all’anno.

3. Blackrock Neurotech

Questa azienda privata è nota per le sue soluzioni di neurotecnologia, inclusi i sistemi BCI. L’anno scorso, Blackrock Neurotech ha annunciato un traguardo record di 30.000 giorni di ricerca BCI in pazienti, che, secondo il cofondatore e presidente Florian Solzbacher, significa “la tecnologia è pronta a uscire dal laboratorio e entrare nelle case dei pazienti”.

Ha assicurato $10 milioni di dollari di finanziamento, attirando investitori di alto profilo come re.Mind Capital di Christian Angermayer, Peter Thiel, Tim Sievers e University Venture Fund II di Sorenson Impact nel 2021.

4. BrainGate

Il consorzio di ricerca BrainGate ha creato un impianto cerebrale che contiene un cluster di 100 elettrodi appuntiti, impiantato chirurgicamente nel cervello. Il suo sistema BCI è progettato per consentire a chi è paralizzato di controllare arti robotici o computer con i propri pensieri. L’obiettivo finale di BrainGate è ripristinare mobilità, comunicazione e indipendenza per le persone con tetraplegia.

5. Precision Neuroscience

A giugno, Precision Neuroscience, fondata dal cofondatore di Neuralink, ha condotto il suo primo studio clinico per mappare i segnali cerebrali umani. Il loro sistema BCI di punta è il Layer 7 Cortical Interface, un array di elettrodi più sottile dei capelli umani.

All’inizio di quest’anno, l’azienda che mira a costruire impianti BCI minimamente invasivi usando la tecnica del micro-slit cranico ha raccolto 41 milioni di dollari, portando il suo finanziamento totale a 53 milioni di dollari in meno di due anni.

6. Kernel

Fondata da Bryan Johnson, la tecnologia BCI non invasiva dell’azienda si chiama “Kernel Flow”, che monitora l’attività cerebrale usando la spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso a dominio temporale (TD-fNIRS).

Secondo il suo sito web, Kernel Flow è un casco neuroimaging portatile e multimodale che richiede pochi minuti per l’installazione. Il casco combina imaging emodinamico ottico ad alta risoluzione con misurazioni EEG per fornire dati multimodali per approfondimenti completi.

7. Neurable

Questa azienda fornisce sistemi BCI per applicazioni cliniche e di gioco. La sua tecnologia BCI non invasiva basata su EEG mira a migliorare l’interazione uomo-computer in ambienti AR e VR.

#8. Ctrl-labs

Sviluppatore di tecnologia di interfaccia neurale non invasiva, la startup è stata acquisita da Meta di Mark Zuckerberg (ex Facebook) in un accordo stimato a un valore di 1 miliardo di dollari. Nel 2018, l’azienda ha rilasciato il suo braccialetto con elettrodi per BCI. L’obiettivo di Meta è dare alle persone la capacità di controllare tastiere e altro solo con i loro pensieri.

Prospettive Future e Sfide

Gli impianti cerebrali AI sono emersi come uno strumento potente nella neuroscienza con il potenziale di trasformare la nostra comprensione del cervello e rivoluzionare i trattamenti. Sebbene la tecnologia stia già ottenendo grande successo nel ripristinare le funzionalità perse, le sue implicazioni sono molto più ampie.

Ricercatori finanziati dal militare statunitense hanno sviluppato sistemi per catturare i segnali cerebrali e attivare autonomamente le vie neurali come trattamento per i disturbi della salute mentale. Le sperimentazioni preliminari di impianti cerebrali a ‘circuito chiuso’ sono iniziate nel 2017 e hanno rilevato pattern correlati ai disturbi dell’umore per poi stimolare il cervello a tornare a uno stato sano senza necessità di un medico.

Oltre a ripristinare le funzioni sensoriali, i chip cerebrali aiutano nel controllo di protesi e nel trattamento di attività cerebrali anormali. Inoltre, il neurofeedback in tempo reale consente agli individui di ottenere un maggiore controllo sui propri stati mentali e di regolare attivamente le proprie emozioni e comportamenti. I ricercatori hanno anche iniziato a esplorare la possibilità di comunicazione cervello‑cervello per consentire scambi diretti e senza interruzioni di informazioni.

Un altro modo in cui i chip AI possono davvero cambiare il panorama è migliorare le capacità cognitive. La tecnologia può essere usata per potenziare il funzionamento cerebrale anche per chi non ha necessità terapeutiche. Interfacciandosi direttamente e stimolando regioni cerebrali specifiche, questi chip AI nel cervello possono potenzialmente aumentare la concentrazione, la memoria e le capacità di apprendimento.

Mentre questi chip offrono nuove vie per l’augmentazione umana, è fondamentale affrontare le considerazioni etiche legate all’accessibilità e alla privacy.

Secondo il sondaggio del Pew Research Center del 2022, il 78% degli americani ha dichiarato di non volere un impianto di chip informatico, con solo il 20% interessato. Questo non è cambiato molto rispetto a cinque anni fa, quando due terzi degli americani affermavano di non volere un chip per una “capacità molto migliorata di concentrazione e di elaborazione delle informazioni” impiantato nel loro cervello. Tuttavia, se l’uso dei chip cerebrali AI dovesse diffondersi, sei adulti su dieci negli Stati Uniti pensano che la maggior parte delle persone si sentirebbe sotto pressione per ottenere un impianto, secondo il nuovo sondaggio.

Per quanto riguarda i potenziali problemi con gli impianti di chip informatici, il 52% ha indicato gli hacker che accedono alle informazioni delle persone, mentre cambiamenti indesiderati al cervello e malfunzionamenti del chip erano tra le questioni più rilevanti. Riconoscendo questi rischi, l’83% degli americani vuole che questi impianti siano testati con standard più elevati rispetto a quelli utilizzati per i dispositivi medici.

Ciò dimostra la necessità di trovare il giusto equilibrio per sbloccare il notevole potenziale dei chip cerebrali AI, salvaguardando al contempo la salute, la sicurezza e i valori fondamentali degli individui e della società nel suo complesso.

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Conclusione

La tecnologia dell’interfaccia cervello-computer assistita da AI per l’apprendimento linguistico sta aiutando a elaborare i dati cerebrali a velocità sorprendenti, rendendo possibile per le persone disabili parlare e muoversi finalmente. Anche gli impianti di lettura della mente si avvicinano sempre più alla realtà.

Mentre la tecnologia offre un potenziale enorme, allo stesso tempo i rischi etici, di privacy e di sicurezza dei chip AI negli esseri umani richiedono un’attenta considerazione. Le aziende devono applicare test rigorosi, offrire completa trasparenza e effettuare monitoraggi continui rispettando le linee guida etiche per sfruttare il vero potenziale della tecnologia.

Nel complesso, le potenziali applicazioni dei chip cerebrali alimentati dall’AI sono vaste e le loro implicazioni sono profonde.

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