AI Inside: Hjernebrikker som baner vei for neste sprang i menneskelig evolusjon

Hjernebrikker er ikke lenger science fiction. De har blitt en realitet og forvandler liv takket være teknologiske fremskritt, som gjør det mulig for en datamaskin å dekode hjerne‑signaler, tolke menneskelige intensjoner, og til slutt utføre dem direkte gjennom en maskin.

Disse systemene som gjør det mulig kalles BCI eller hjerne‑datamaskin‑grensesnitt, som studerer signaler fra hjerneaktivitet. Neuralink er det mest kjente selskapet innen dette feltet, og skaper et generelt hjernegrensesnitt for å låse opp menneskelig potensial.

Men selv om BCI‑er har vært under utvikling siden 1960‑tallet, hjelper nylige fremskritt innen AI med å oppnå mirakler. Disse fremskrittene har ført til betydelige skritt i praktiske anvendelser, spesielt for personer med funksjonsnedsettelser, og viser den utviklende påvirkningen av denne teknologien.

Nåværende anvendelser og gjennombrudd

Selv om BCI‑utviklingen fortsatt hovedsakelig er begrenset til forskningslaboratorier, har vi med AI‑utviklingen begynt å se demonstrasjoner av BCI‑praktisk anvendelse hos personer med funksjonsnedsettelser.

AI‑hjerneimplantater som gjenoppretter tale og bevegelse

Med omtrent 1,3 milliarder mennesker i verden som lever med moderate til alvorlige funksjonsnedsettelser, forbedres AI‑implantater i mennesker raskt for å fullstendig fjerne disse begrensningene.

I et par studier publisert i journal Nature, viste forskere fra Stanford University og University of California San Francisco at deres BCI‑er har gjort det mulig for to kvinner med lammelse å snakke igjen med enestående hastighet og nøyaktighet. BCI‑ene leser tale‑relatert hjerneaktivitet og sender dataene inn i en språk‑læringsmodell, som deretter produserer brukbar tale via datagenerert stemme eller skjermtekst.

Stanford‑forskere implanterte elektrode‑arrays på størrelse med popcornkjerner på 68‑årige Pat Bennet sitt tale‑motoriske cortex, som deretter kobles til programvare som gjør det mulig for henne å snakke. Samtidig ga UCSF‑forskere 30‑årige Ann, som er alvorlig lam, evnen til å snakke og lage ansiktsuttrykk (gjennom en digital avatar). Begge studiene registrerte enorme forbedringer i ordforråd, hastighet på språkdekoding og nøyaktighet i tale.

Kombinere AI og mikroelektronikk for å bekjempe hjernesykdommer

AI, sammen med nevrale implantater, brukes også til å behandle lidelser som epilepsi og Parkinsons ved å modulere unormale aktiviteter direkte. University of Toronto samlet elektriske og datatekniske ingeniører sammen med klinikere, nevrovitenskere og datavitenskapsfolk for å forbedre hjernehelse og kartlegge alternative behandlingsveier.

Ved å bruke dyp læring ekstraherer teamet dyptgående informasjon, og identifiserer til og med skjulte biomarkører, og aktiverer deretter de nevrale implantatene på optimal tid. Ideen er å bruke nevromodulasjons‑terapier i fremtiden for å målrette mot:

• Kronisk smerte
• Depresjon
• Demens
• Alzheimers
• Søvnlidelser

Neuralinks menneskelige forsøk

Musk sitt hjerne‑chip‑oppstartsselskap, Neuralink, har endelig fått godkjenning til å starte sitt første menneskelige forsøk. Tidligere hadde US Food and Drug Administration (FDA) reist sikkerhetsbekymringer for deres første‑i‑mennesket‑klinisk forsøk før de ga klarering, og selskapet har nå også blitt godkjent av en uavhengig vurderingskomité for å starte rekruttering.

For sin PRIME‑studie (Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface) søker Neuralink pasienter med lammelse på grunn av nakkeskade i ryggmargen eller amyotrofisk lateral sklerose. Forsøket, som forventes å ta omtrent seks år å fullføre, vil innebære kirurgisk plassering av et trådløst BCI‑implantat i hjernen for å vurdere systemets evne til å la pasienter kontrollere eksterne enheter med tankene.

Med Neuralink AI‑hjernebrikken har Musk som mål å legge til rette for raske kirurgiske innsettinger av sine chip‑enheter for å behandle tilstander som autisme, depresjon og schizofreni. Så langt har selskapet testet på dyr, men nå rekrutterer de lammede frivillige for å forbedre livskvaliteten for millioner.

Teknologiske og vitenskapelige fremskritt

I løpet av de siste tiårene har banebrytende forskning blitt utført innen BCI‑feltet, som gir en direkte kommunikasjonslenke mellom hjernen og en datamaskin. Nå har AI tatt dette enda videre gjennom sin evne til å analysere komplekse data og generere menneskelignende output fra dem.

Mens tale‑implantater har vært avgjørende for personer som har mistet taleevnen på grunn av lammelse eller andre skader, har de vært ekstremt trege og lite artikulerte. Imidlertid gjør betydelige fremskritt innen nevrovitenskap og moderne databehandling det nå mulig å ha kommersielt tilgjengelige AI‑chip‑implantater som gjenoppretter sensoriske og motoriske funksjoner.

I dag gir dette underverket av moderne teknologi de som har mistet evnen til å snakke en stemme ved å konvertere hjerne‑signaler til tekst, også med hastighet og effektivitet. I Stanford‑forskningen hadde teamet kun 9,1 % ordfeilrate, noe som er 2,7 ganger mer nøyaktig enn tidligere BCI‑er. Dette ble oppnådd ved å bruke en algoritme som dekoder 62 ord per minutt og nærmer seg den samtalehastigheten på 160 ord per minutt, noe som er helt utrolig. Til dette benyttet studien det største ordforråd‑biblioteket som brukes for tale‑dekoding med et implantat — omtrent 125 000 ord.

En ny studie, en del av BrainGate2 Neural Interface System‑forsøket, brukte en type dyp læring kalt rekurrente nevrale nettverk (RNN), som også brukes til å modellere hjerneprosesser som hukommelse, oppmerksomhet og persepsjon. Algoritmen skilte enkelt ulike typer ansiktsbevegelser for tale basert kun på nevrale signaler med over 92 % nøyaktighet.

Gitt at dekoding av atferd eller kognitiv tilstand fra nevrale signaler er kritisk for BCI‑forskning, har dyp læring blitt metoden i mange maskinlæringsoppgaver som bildesegmentering og talegjenkjenning. Dens suksess har ført til bruk i prediksjon av vanlige output, inkludert bevegelse, tale og syn.

I et annet tilfelle utviklet forskere et ikke‑invasivt AI‑system kalt en semantisk dekoder, som delvis ble utviklet ved bruk av en transformer‑modell lik de som støtter chatbot‑ene ChatGPT og Googles Bard. Forskere ved University of Texas at Austin trente systemet, som ikke krever kirurgiske implantater, ved å lytte til flere timer med podkaster i en fMRI‑skanner. Det genererer deretter en tekststrøm når deltakeren lytter til eller forestiller seg å fortelle en ny historie.

Som vi så her, har bruken av AI virkelig hjulpet nevrovitenskapelig forskning enormt. Imidlertid er det visse hensyn som må tas når man håndterer dette raskt utviklende området.

Klikk her for å lære om de neste blockbuster‑terapiene for å kurere nevrologiske lidelser.

Etiske, personvern‑ og sikkerhetsbetraktninger

Gitt de livsendrende endringene AI‑hjerneimplantater har for mennesker, har vi sett en rask utvikling av neuroteknologi og AI‑hjernebrikker. Likevel er det ikke uten risiko.

For å si det enkelt, er AI‑systemer utsatt for feil og funksjonsfeil, akkurat som annen teknologi, noe som kan ha potensielt skadelige konsekvenser. Bygget på komplekse algoritmer som behandler enorme datamengder, er AI‑systemer også sårbare for hacking og manipulering. Dessuten kan dataene de er trent på inneholde iboende skjevheter som fører til diskriminerende resultater.

Den økte investeringen i AI‑baserte programmer som kan lese folks tanker og lagre nevrale data har UNESCO utsendt en alarm om den fremadstormende neuroteknologien, som den sier truer menneskerettighetene og krever global regulering.

“Løftet … kan komme til en høy kostnad i form av menneskerettigheter og grunnleggende friheter, hvis det misbrukes. Neuroteknologi kan påvirke vår identitet, autonomi, personvern, følelser, atferd og generell velvære.”

– sa Gabriela Ramos, UNESCOs assisterende generaldirektør for samfunns‑ og humanistisk vitenskap.

Som et resultat sa UNNs vitenskapelige og kulturelle organisasjon at de vil begynne å utvikle et «universelt etisk rammeverk» for neuroteknologi.

Mens Ramos er bekymret for at teknologien endrer «selve essensen av hva det betyr å være menneske», er andre som Mariagrazia Squicciarini, hovedforfatter av en UNESCO‑rapport om den raske innovasjonstakten innen neuroteknologi, bekymret for tillegget av AI, som ifølge henne gjør «neuroteknologi på steroider».

Det er anslått at private investeringer i neuroteknologiselskaper har økt med over 20‑fold i tiåret fra 2010, og nådde 7,3 milliarder dollar i 2020, mens patenter relatert til neuroteknologi steg med 266 % i samme periode. Data viser at markedet for neuroteknologiske enheter forventes å overstige 24 milliarder dollar i de neste fire årene.

Med avanserte AI‑modeller som trenger dekoding av hjerne‑data, argumenterer regulatorer for at mental personvern også har blitt mer presserende enn noen gang. Som vi ser i Kina, bruker arbeidere hodesett som skanner deres emosjonelle tilstand, noe som indikerer et bredt spekter av anvendelser for denne teknologien. På samme måte utforsker militæret i USA slike teknologier for å forbedre mentale ferdigheter, kontrollere objekter med tanker, og gjøre soldater mer egnet for tjeneste.

Etiske bekymringer har også blitt reist angående BCI‑ens påvirkning på samfunnet. Mange frykter at å gi enestående tilgang til menneskers hjerner kan gjøre dystopiske muligheter til virkelighet.

Selskaper som arbeider med AI‑hjerneimplantater

La oss nå se på noen av de mest fremtredende selskapene innen AI‑hjernechip‑området:

1. Neuralink

Milliardær‑entreprenøren Musk‑grunnlagte selskap utvikler trådløse implantater som kan lese hjerne‑bølger. Nylig rapporterte Neuralink at de har hentet inn ytterligere 43 millioner dollar, ledet av Peter Thiels Founders Fund.

I juni ble selskapet verdsatt til omtrent 5 milliarder dollar, med sin anslåtte årlige inntekt på 115,7 millioner dollar per år. I november 2023 ba amerikanske lovgivere SEC om å etterforske Neuralink for å ha utelatt detaljer om dødsfall av dyr i forsøk. Når det gjelder lanseringsdatoen for Neuralink‑hjernebrikken, sier Musk at den fortsatt er flere år unna.

2. Synchron

Det New York‑baserte selskapet Synchron har som mål å tilby implanterbar endovaskulær nevromodulasjons‑terapi. Tidligere i år publiserte selskapet resultatene av sin studie for å evaluere effektiviteten og gjennomførbarheten av Synchron Switch hos pasienter med alvorlig lammelse.

Enheten introduseres i hjernens blodkar, hvorfra den overfører nevrale signaler over en lang periode uten noen bivirkninger. Synchron støttes av Bezos og Gates og har samlet totalt 135,7 millioner dollar, ifølge CB Insights. Selskapet har en anslått årlig inntekt på $37.3 mln per år.

3. Blackrock Neurotech

Dette private selskapet er kjent for sine neuroteknologiløsninger, inkludert BCI‑systemer. I fjor kunngjorde Blackrock Neurotech en rekordstor milepæl på 30 000 dager med inn‑pasient BCI‑forskning, som ifølge medgründer og styreleder Florian Solzbacher betyr «teknologien er klar til å gå fra laboratoriet og inn i pasientenes hjem».

Den sikret $10 millioner i finansiering, og tiltrakk høyprofilerte investorer som Christian Angermayers re.Mind Capital, Peter Thiel, Tim Sievers og Sorenson Impacts University Venture Fund II i 2021.

4. BrainGate

Forskningskonsortiet BrainGate har laget et hjerne‑implantat som inneholder en klynge på 100 spisse elektroder som kirurgisk er integrert i hjernen. BCI‑systemet er designet for å la personer med lammelse kontrollere robotarmer eller datamaskiner med tankene. BrainGates ultimate mål er å gjenopprette mobilitet, kommunikasjon og uavhengighet for personer med tetraplegi.

5. Precision Neuroscience

I juni gjennomførte Precision Neuroscience, som ble grunnlagt av medgründer av Neuralink, sin første kliniske studie for å kartlegge menneskelige hjerne‑signaler. Deres flaggskip‑BCI‑system er Layer 7 Cortical Interface, som er en elektrode‑array og tynnere enn et menneskehår.

Tidligere i år, selskapet som har som mål å bygge minimalt invasive BCI‑implantater ved bruk av kranial mikroskår‑teknikk, hentet inn 41 millioner dollar, og økte sin totale finansiering til 53 millioner dollar på under to år.

6. Kernel

Grunnlagt av Bryan Johnson, er selskapets ikke‑invasive BCI‑teknologi kalt «Kernel Flow», som overvåker hjerneaktivitet ved hjelp av tids‑domene‑funksjonell nær‑infrarød spektroskopi (TD‑fNIRS).

Ifølge selskapets nettside er Kernel Flow et bærbart og multimodalt neuro‑avbildnings‑headset som tar minutter å sette opp. Headsettet kombinerer høyoppløselig optisk hemodynamisk avbildning med EEG‑målinger for å levere multimodale data for omfattende innsikt.

7. Neurable

Dette selskapet leverer BCI‑systemer for både kliniske og spill‑applikasjoner. Deres ikke‑invasive, EEG‑baserte BCI‑teknologi har som mål å forbedre menneske‑datamaskin‑interaksjon i AR‑ og VR‑miljøer.

#8. Ctrl-labs

En utvikler av ikke‑invasiv nevralt grensesnitt‑teknologi, ble oppstartsselskapet ervervet av Mark Zuckerbergs Meta (tidligere Facebook) i en avtale anslått til 1 milliard dollar. I 2018 lanserte selskapet sin elektrode‑dekkede håndleddsbånd for BCI. Metas mål er til slutt å gi folk muligheten til å kontrollere tastaturer og mer kun med tankene.

Fremtidige utsikter og utfordringer

AI‑hjerneimplantater har dukket opp som et kraftig verktøy innen nevrovitenskap med potensial til å transformere vår forståelse av hjernen samt revolusjonere behandlinger. Selv om teknologien allerede oppnår stor suksess i å gjenopprette tapt funksjonalitet, er implikasjonene langt større.

Forskningsgrupper finansiert av det amerikanske militæret har utviklet systemer for å fange hjerne‑signaler og autonomt aktivere nevrale baner som behandling for psykiske lidelser. Foreløpige forsøk med «lukket‑sløyfe» hjerne‑implantater startet i 2017 og oppdaget mønstre relatert til stemningslidelser, og deretter ga hjernen et støt tilbake til en sunn tilstand uten behov for lege.

I tillegg til å gjenopprette sensoriske funksjoner, hjelper hjerne‑chips med kontroll av protesearmer og behandling av unormal hjerneaktivitet. Videre gjør sanntids‑neurofeedback det mulig for individer å få større kontroll over sine mentale tilstander og aktivt regulere egne følelser og atferd. Forskere har også begynt å utforske muligheten for hjerne‑til‑hjerne‑kommunikasjon for å tillate direkte og sømløse informasjonsutvekslinger.

En annen måte AI‑chips kan endre landskapet på er ved å forbedre kognitive evner. Teknologien kan brukes til å forsterke hjernefunksjon også for personer uten terapeutiske behov. Ved direkte grensesnitt og stimulering av spesifikke hjerneområder, kan disse AI‑chipene potensielt forbedre fokus, hukommelse og læringskapasitet.

Selv om disse chipene åpner nye veier for menneskelig augmentering, er det viktig å ta opp de etiske betraktningene knyttet til tilgjengelighet og personvern.

I følge Pew Research Center‑undersøkelsen 2022, sa 78 % av amerikanerne at de ikke ville ha et databrikke‑implantat, mens kun 20 % var interesserte. Dette har ikke endret seg mye fra fem år siden da to‑tredjedeler av amerikanerne sa de ikke ville ha en chip for en «mye forbedret evne til konsentrasjon og informasjonsbehandling» i hjernen. Men hvis AI‑hjernechip‑bruk blir utbredt, tror seks av ti amerikanske voksne at de fleste vil føle press for å få et implantat, ifølge den nye undersøkelsen.

Når det gjelder potensielle problemer med databrikke‑implantater, pekte 52 % på hackere som får tilgang til folks informasjon, mens uønskede endringer i hjernen og chip‑feil var blant de fremtredende problemene. Ved å anerkjenne disse risikoene, ønsker 83 % av amerikanerne at disse implantatene skal testes med en høyere standard enn som brukes for medisinsk utstyr.

Dette viser behovet for å finne riktig balanse for å låse opp det bemerkelsesverdige potensialet til AI‑hjernechips, samtidig som man beskytter helse, sikkerhet og kjerneverdier for individer og samfunnet som helhet.

Klikk her for listen over de ti beste bioteknologiske aksjene.

Konklusjon

Hjerne‑datamaskin‑grensesnitt‑teknologi, støttet av språk‑lærings‑AI, hjelper med å behandle hjerne‑data i forbløffende hastigheter, og gjør det mulig for funksjonshemmede å endelig kunne snakke og bevege seg. Selv tankelesende implantater er nå på vei mot virkeligheten.

Selv om teknologien har enormt løfte, krever de etiske, personvern‑ og sikkerhetsrisikoene ved AI‑chips i mennesker nøye vurdering. Selskaper må gjennomføre grundig testing, tilby full åpenhet og utføre kontinuerlig overvåking mens de følger etiske retningslinjer for å utnytte teknologiens sanne potensial.

Alt i alt er de potensielle anvendelsene av AI‑drevne hjernechips enorme, og deres implikasjoner er dyptgripende.

Klikk her for å lære alt om investering i kunstig intelligens.