Artipisyal na Intelihensiya
AI at mga implant sa utak: isang bagong hakbang para sa mga neural interface
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Hindi na kathang-isip lamang ang mga implant sa utak. Kayang bigyang-kahulugan ng mga eksperimental na sistema ang ilang signal ng utak upang, halimbawa, makontrol ang computer. Ang mga resulta ay para sa mga tiyak na gawain at kalahok, hindi sa malayang pagbabasa ng lahat ng iniisip at layunin ng tao.
Tinatawag ang mga sistemang ito na brain-computer interface o BCI, isang ugnayan sa pagitan ng aktibidad ng utak at panlabas na aparato. Isa ang Neuralink sa mga kilalang kumpanya sa larangang ito at gumagawa ito ng naitatanim na interface.
Pinag-aaralan ang mga BCI mula pa noong dekada 1960. Nakatulong ang mga pagsulong sa AI upang mapahusay ang pagbasa ng mga signal ng nerbiyos at maipakita ang ilang praktikal na gamit, lalo na para sa mga taong may kapansanan. May mga hamong teknikal at klinikal pa rin bago ang mas malawak na paggamit.
Kasalukuyang Mga Aplikasyon at Pagsulong
Noong 2023, malaking bahagi ng pagbuo ng mga naitatanim na BCI ay nasa laboratoryo at klinikal na pag-aaral pa rin. Gayunman, nakatulong na ang AI upang maipakita ang posibleng pakinabang ng mga ito sa ilang taong may kapansanan.
AI at mga implant sa utak para sa komunikasyon at pagkontrol ng galaw
Humigit-kumulang 1.3 bilyong tao sa mundo ang may makabuluhang kapansanan. Maaaring makatulong ang mga interface na gumagamit ng AI sa ilang suliranin sa komunikasyon o pagkilos. Hindi nito ganap na maaalis ang lahat ng limitasyon ng lahat ng taong ito.
Sa dalawang pag-aaral na inilathala noong Agosto 2023 sa Nature, nagpakita ang mga pangkat sa Stanford at University of California, San Francisco ng mga interface na nakatulong sa dalawang babaeng may paralisis na makipagkomunikasyon. Binibigyang-kahulugan ng mga sistema ang aktibidad ng utak kapag sinusubukang magsalita. Tumutulong ang mga modelong pangkompyuter, kabilang ang mga modelo ng wika, upang makabuo ng teksto o sintetikong boses. Hindi ito pagbabalik ng kanilang natural na pananalita.
Sa Stanford, apat na maliliit na pangkat ng microelectrode ang itinanim sa mga bahagi ng utak na may kaugnayan sa pagsasalita ni Pat Bennett, na 68 taong gulang noon. Ginagawang teksto ng software ang kanyang mga pagtatangkang magsalita. Gumamit ang UCSF ng ibang interface sa ibabaw ng utak ni Ann upang makontrol niya ang sintetikong boses at mga ekspresyon ng digital na avatar. Tatlumpung taong gulang si Ann nang mangyari ang stroke na naging sanhi ng kanyang paralisis, hindi noong isinagawa ang pag-aaral. Napahusay ng dalawang pag-aaral ang bokabularyo, bilis ng pag-decode, at katumpakan kumpara sa mga naunang sistema.
AI at mikroelektronika sa pag-aaral ng mga sakit sa utak
Maaaring makatulong ang elektrikal na pagpapasigla sa pamamagitan ng mga implant sa epilepsy at sakit na Parkinson sa pamamagitan ng pagbabago ng abnormal na aktibidad ng nerbiyos. Pinagsama ng University of Toronto ang mga inhinyero sa elektrisidad at computer, doktor, neuroscientist, at mga dalubhasa sa materyales at datos. Kabilang sa pinag-aaralan nila ang mas tumpak at mas matipid sa enerhiyang neuromodulasyon.
Gamit ang malalim na pagkatuto, sinusubukan ng pangkat na matukoy ang mga pattern at mahirap makitang biomarker sa mga signal upang mas maayos na maitakda kung kailan kailangan ang pagpapasigla. Kabilang sa posibleng gamit sa hinaharap ang mga sumusunod; hindi nangangahulugang napatunayang paggamot na ang lahat ng ito:
- Pangmatagalang pananakit
- Depresyon
- Demensya
- Sakit na Alzheimer
- Mga karamdaman sa pagtulog
Pag-aaral ng Neuralink sa mga tao
Noong 2023, nakatanggap ang Neuralink ng pahintulot mula sa FDA ng Estados Unidos para sa una nitong pag-aaral sa mga tao. Noong Setyembre, inanunsyo nito ang pagkuha ng mga kalahok matapos ang pahintulot ng kinauukulang lupon sa etika. Ang pahintulot sa pag-aaral ay hindi pahintulot na ibenta ang aparato. Bahagi ng pagsusuri ang mga usapin sa kaligtasan ng eksperimental na sistema.
Para sa PRIME, o Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface, naghahanap ang pag-aaral ng mga taong may paralisis dahil sa pinsala sa spinal cord sa leeg o amyotrophic lateral sclerosis. Ayon sa polyeto, humigit-kumulang anim na taon ang pakikilahok at pagsubaybay. Ilalagay ng robot na pang-operasyon ang mga hibla ng wireless na implant. Layunin nitong suriin ang kaligtasan at paunang kakayahang makontrol ang computer gamit ang mga signal ng utak.
Nagbanggit si Musk ng mas malawak na ambisyon, kabilang ang autism, depresyon, at schizophrenia. Hindi pinatunayan ng mga pahayag na ito na kayang gamutin ng Neuralink ang mga kondisyong iyon, at hindi iyon ang layunin ng PRIME. Matapos ang mga preklinikal na pagsusuri sa hayop, kumukuha ang kumpanya noong 2023 ng mga kalahok na may paralisis para sa una nitong pag-aaral sa mga tao.
Mga Teknolohikal at Siyentipikong Pagsulong
Sa loob ng maraming dekada, bumuo ang pananaliksik sa BCI ng direktang ugnayan sa komunikasyon sa pagitan ng utak at computer. Isinusulong pa ito ng AI sa pamamagitan ng pagsusuri ng komplikadong datos at pagbuo ng teksto o boses na kahawig ng sa tao.
Mabagal at limitado ang mga unang eksperimental na interface para sa pananalita. Nagbigay-daan ang pagsulong sa neuroscience at kakayahan ng computer sa mas mabilis na mga sistema para sa posibleng tulong sa komunikasyon at pagkontrol ng galaw. Eksperimental pa rin ang mga implant na tinatalakay rito. Hindi ipinakita ng mga pag-aaral na mabibili na ang mga implant na AI na makapagbabalik ng lahat ng kakayahan sa pandama at pagkilos.
Ginagawang teksto ng mga sistema ang mga signal mula sa pagtatangkang magsalita. Sa pag-aaral ng Stanford, 9.1% ang antas ng pagkakamali sa salita para sa limitadong bokabularyo na 50 salita—2.7 beses na mas kaunting pagkakamali kaysa sa naunang maihahambing na interface. Para sa mas malawak na 125,000 salita, 23.8% ang antas ng pagkakamali. Umabot ang bilis sa 62 salita kada minuto, kumpara sa humigit-kumulang 160 sa natural na usapan. Malaking pagsulong ito ngunit malinaw na mas mabagal pa rin kaysa karaniwang pagsasalita.
Gumamit ang pag-aaral na bahagi ng BrainGate2 ng recurrent neural network upang i-decode ang pananalita. Sa hiwalay na pagsusuri, natukoy ang pagkakaiba ng 33 galaw ng bibig at mukha nang may 92% katumpakan gamit ang naive Bayes classifier. Hindi ang antas na ito ang katumpakan ng malayang teksto o ng recurrent network na kumikilala sa lahat ng galaw ng mukha.
Mahalaga sa BCI ang pagbibigay-kahulugan sa pag-uugali o kalagayang kognitibo batay sa mga signal ng nerbiyos. Ginagamit ang malalim na pagkatuto sa mga gawain tulad ng paghahati ng larawan sa mga bahagi at pagkilala sa pananalita. Pinag-aaralan din ito para sa mga signal na may kaugnayan sa galaw, pananalita, at paningin.
Bumuo rin ang mga mananaliksik sa University of Texas at Austin ng hindi naitatanim na semantic decoder gamit ang modelong Transformer, ang uri ng arkitekturang ginagamit din sa ChatGPT at sa dating Bard. Ang mga kalahok, hindi ang mga mananaliksik, ang nakinig sa mga kuwento sa loob ng fMRI scanner habang sinasanay ang sistema. Pagkatapos, nakabuo ito ng tekstong kumukuha ng bahagi ng kahulugan ng bagong narinig o inisip na kuwento, hindi maaasahang salitang-salitang transkripsiyon. Kailangan ang pagsasanay para sa bawat tao at ang kanyang kooperasyon; hindi ito pangkalahatang paraan ng lihim na pagbabasa ng isip.
Nakatutulong sa maraming paraan ang AI sa pananaliksik sa neuroscience. Sa mabilis na pag-unlad nito, kailangan ding isaalang-alang ang mga kondisyon ng paggamit at mga epekto nito.
Etika, pagkapribado, at kaligtasan
Nag-aalok ang pag-unlad ng mga interface sa utak at AI ng mahahalagang posibilidad para sa mga nangangailangan ng tulong. Kasabay nito ang mga tanong tungkol sa kaligtasan, pagkapribado, at pananagutan.
Sa madaling salita, ang mga AI system ay madaling magkamali at magka-problema, tulad ng anumang iba pang teknolohiya, na maaaring magdulot ng posibleng mapanganib na resulta. Binubuo ng mga komplikadong algorithm na nagpoproseso ng napakalaking dami ng data, ang mga AI system ay madaling ma-hack at manipulahin. Higit pa rito, ang data na kanilang pinapagsanayan ay maaaring may likas na bias na nagreresulta sa diskriminasyon.
Ang lumalaking pamumuhunan sa mga sistemang nagsusuri ng aktibidad ng utak at nag-iimbak ng datos ng nerbiyos ay nag-udyok sa UNESCO na magbabala tungkol sa mga panganib sa karapatang pantao at manawagan ng pandaigdigang pamamahala sa neuroteknolohiya. Hindi nito ibig sabihin na nababasa na ng mga sistema ang lahat ng iniisip ng tao.
“Ang pangako… ay maaaring magdala ng mataas na gastos sa mga karapatang pantao at pangunahing kalayaan, kung ito ay inaabuso. Ang neurotechnology ay maaaring makaapekto sa ating pagkakakilanlan, awtonomiya, privacy, damdamin, pag-uugali, at pangkalahatang kagalingan.”
– Gabriela Ramos, katuwang na direktor-heneral ng UNESCO para sa mga agham panlipunan at pantao.
Noong 2023, inanunsyo ng organisasyon ng UN para sa edukasyon, agham, at kultura na sisimulan nito ang pagbuo ng pangkalahatang balangkas sa etika para sa neuroteknolohiya.
Nag-aalala si Ramos dahil naaapektuhan ng teknolohiya ang pinakadiwa ng pagiging tao. Inihalintulad naman ni Mariagrazia Squicciarini, pangunahing may-akda ng ulat ng UNESCO tungkol sa inobasyon sa neuroteknolohiya, ang dagdag na AI sa pagbibigay ng steroid sa larangang ito. Binibigyang-diin ng paghahambing ang napakalaking pagbilis ng pag-unlad.
Ayon sa ulat ng UNESCO noong 2023, lumaki nang 22 beses ang taunang pribadong pagpopondo sa neuroteknolohiya mula 2010 hanggang 2020, at umabot sa $7.3 bilyon noong 2020. Lumaki naman nang humigit-kumulang 20 beses ang mga inobasyong sinusukat sa pamamagitan ng mga patente mula 2000 hanggang 2020—ibang panahon ito. Binanggit din ng artikulo ang makasaysayang pagtatayang lalampas sa $24 bilyon ang merkado ng mga aparatong neuroteknolohikal sa 2027. Hindi iyon benta na natamo na.
Pinahahalagahan ng pagsusuri ng datos ng utak gamit ang AI ang pangangalaga sa pribadong kalagayan ng isip. May mga ulat tungkol sa mga manggagawa sa China na gumagamit ng pantakip sa ulo upang tantiyahin ang ilang kalagayang emosyonal. Hindi patunay ang ganitong pagtataya na lubos at maaasahang nababasa ang damdamin. Sa Estados Unidos, pinag-aaralan ng pananaliksik na pinopondohan ng militar ang mga interface para sa pagkontrol ng aparato at ilang posibleng gamit na kognitibo o panggagamot.
May mga etikal na alalahanin din na inilahad hinggil sa epekto ng BCI sa lipunan. Marami ang natatakot na ang pagbibigay ng hindi pa nagagawang access sa utak ng mga tao ay maaaring magdala ng dystopic na posibilidad sa realidad.
Mga kumpanya at organisasyong gumagawa ng mga interface ng nerbiyos
Narito ang ilang kalahok sa larangan ng mga interface ng utak at nerbiyos. Kabilang sa kanilang teknolohiya ang mga implant at mga sistemang hindi kailangang itanim, na may magkakaibang tungkulin:
1. Neuralink
Itinatag ni Elon Musk ang Neuralink, na gumagawa ng mga wireless na implant upang itala ang aktibidad ng nerbiyos para sa pagkontrol ng panlabas na aparato. Iniulat ng artikulo noong Nobyembre 2023 ang karagdagang $43 milyon bilang pagpapalawak ng pagpopondong pinangunahan ng Founders Fund. Isa si Peter Thiel sa mga nagtatag ng pondong iyon.
Noong Hunyo 2023, iniulat ang halagang humigit-kumulang $5 bilyon para sa kumpanya. Ang tinatayang taunang benta na $115.7 milyon sa Growjo ay pagtataya ng panlabas na serbisyo, hindi na-audit na benta na inilathala ng Neuralink. Noong Nobyembre 2023, hiniling ng mga mambabatas sa SEC na suriin ang mga pahayag ng kumpanya tungkol sa pagkamatay ng mga hayop sa pagsubok. Ayon sa pagtataya ni Musk na sinipi noon, ilang taon pa ang komersyal na paglulunsad; hindi ito aprubadong iskedyul.
2. Synchron
Gumagawa ang Synchron sa New York ng interface na nagtatala ng mga signal ng utak sa pamamagitan ng daluyan ng dugo upang makontrol ang computer. Sistema ito para sa komunikasyon at pagkontrol, hindi paggamot na neuromodulasyon. Noong Enero 2023, inilathala ang resulta ng SWITCH sa apat na taong may matinding paralisis, na nakatuon sa kaligtasan at pagiging maisasagawa.
Ipinapasok ang aparato sa sistema ng mga daluyan ng dugo upang magtala ng mga signal malapit sa cerebral cortex. Sa 12 buwang pagsubaybay sa apat na kalahok, walang natukoy na malubhang pangyayaring may kaugnayan sa aparato. Hindi ibig sabihin nito na walang anumang masamang epekto o panganib. Binanggit ng artikulo ang kabuuang $135.7 milyong pagpopondo ayon sa CB Insights at suporta ng mga mamumuhunang may kaugnayan kina Jeff Bezos at Bill Gates. Ang taunang benta na $37.3 milyon sa Growjo ay panlabas na pagtatayang hindi nakumpirma ng inilathalang na-audit na ulat pinansiyal ng kumpanya.
3. Blackrock Neurotech
Gumagawa ang pribadong kumpanyang ito ng mga sistemang neuroteknolohikal, kabilang ang BCI. Noong Hunyo 2022, iniulat ng Blackrock Neurotech ang kabuuang 30,000 araw-pasyente ng pananaliksik gamit ang mga implant nito, pinagsama mula sa iba’t ibang kalahok. Hindi ito 30,000 araw sa ospital para sa iisang pasyente. Sinabi noon ng kasamang tagapagtatag at tagapangulong si Florian Solzbacher na handa na ang teknolohiya mula sa laboratoryo patungo sa tahanan ng pasyente. Pagtataya iyon ng kumpanya, hindi pangkalahatang pahintulot sa pagbebenta.
Noong 2021, nakalikom ang kumpanya ng $10 milyong pagpopondo mula sa mga mamumuhunang kabilang ang re.Mind Capital ni Christian Angermayer, Peter Thiel, Tim Sievers, at University Venture Fund II ng Sorenson Impact.
4. BrainGate
Gumagamit ang konsorsiyum sa pananaliksik na BrainGate ng maliliit na pangkat ng humigit-kumulang 100 electrode na itinatanim sa utak. Layunin ng BCI nito na tulungan ang mga taong may paralisis na makontrol ang robotikong mga biyas o computer gamit ang mga signal ng utak. Hinahangad nitong mapahusay ang pagkilos, komunikasyon, at kasarinlan ng mga taong may tetraplegia.
5. Precision Neuroscience
Noong Hunyo 2023, inanunsyo ng Precision Neuroscience ang mga unang pamamaraan sa tao upang imapa ang mga signal ng utak. Isa sa mga tagapagtatag nito ay dating kasamang nagtatag ng Neuralink. Ang Layer 7 Cortical Interface ay pangkat ng mga electrode para sa ibabaw ng utak na mas manipis kaysa buhok. Hindi pa patunay ang pansamantalang pagtatala habang may operasyon na gumagana ang permanenteng implant sa pang-araw-araw na paggamit.
Noong Enero 2023, nakalikom ang kumpanya ng $41 milyon, kaya umabot sa $53 milyon ang kabuuang pagpopondo nito sa wala pang dalawang taon. Kabilang sa ginagawa nito ang paraang kaunti lamang ang paghiwa, kung saan ipinapasok ang interface sa maliit na siwang sa bungo.
6. Kernel
Itinatag ni Bryan Johnson ang Kernel, na gumagawa ng Kernel Flow na hindi kailangang itanim sa katawan. Ginagamit nito ang time-domain functional near-infrared spectroscopy, o TD-fNIRS, upang sukatin ang mga pagbabagong may kaugnayan sa aktibidad ng utak.
Ayon sa kumpanya, portable na headset para sa iba’t ibang uri ng pagsukat sa utak ang Kernel Flow at ilang minuto lamang ang paghahanda nito. Pinagsasama nito ang optikal na pagsukat sa tugon ng dugo at EEG. Sinusukat ng TD-fNIRS ang pagbabago ng oxygen sa dugo na kaugnay ng aktibidad ng utak; hindi ito implant at hindi ito direktang nagbabasa ng isip.
7. Neurable
Gumagawa ang Neurable ng mga interface batay sa EEG na hindi kailangang itanim. Kabilang sa pananaliksik nito ang mga laro at ugnayan ng tao at computer sa augmented at virtual reality. Hindi dapat ituring ang mga gamit sa pananaliksik o posibleng klinikal na aplikasyon na aprubadong mga medikal na paggamot.
8. CTRL-labs
Ang startup para sa mga interface ng nerbiyos na hindi kailangang itanim ay binili noong 2019 ng Facebook, na kalaunan ay naging Meta. Hindi opisyal na inilabas ang presyo; umabot sa isang bilyong dolyar ang mga pagtataya sa balita. Ang mga prototype ng pulseras na ipinakita, kabilang noong 2018, ay sumusukat sa elektrikal na signal ng kalamnan sa pulso sa pamamagitan ng electromyography. Layunin nitong makontrol ang mga aparato batay sa layuning gumalaw at maliliit na kilos, hindi basahin ang lahat ng iniisip sa pamamagitan ng implant sa utak.
Mga Hinaharap na Pag-asa at Hamon
Mahalagang kasangkapan sa neuroscience ang mga interface ng utak na gumagamit ng AI. Maaari nilang mapahusay ang ilang paggamot at kagamitang pantulong. Nakahihikayat ang mga resulta sa mga kalahok, ngunit nag-iiba ang kahulugan ng mga ito ayon sa teknolohiya at tiyak na gamit na sinuri.
Pinag-aaralan ng mga mananaliksik na pinopondohan ng DARPA sa Estados Unidos ang mga signal na may kaugnayan sa mga karamdaman sa mood at ang pagpapasigla ng mga network ng utak. Sa mga pag-aaral na ipinakita noong 2018, sinuri ang pagbibigay-kahulugan sa mood at pagpapasiglang walang awtomatikong feedback bilang mga hakbang patungo sa mga sistemang may saradong siklo ng feedback. Hindi nito pinatunayan na noon pang 2017 ay awtomatikong naibabalik ng implant ang lahat ng pasyente sa malusog na kalagayan nang walang pangangasiwa ng doktor.
Sinusuri rin ang pagkontrol ng prostetikong mga biyas at pagbabago ng abnormal na aktibidad ng nerbiyos. Maaaring magbigay ang neurofeedback ng agarang tugon upang matutong baguhin ang ilang signal, ngunit depende sa aplikasyon ang mga resulta. Eksperimental ding pinag-aaralan ang komunikasyon sa pagitan ng mga utak, ngunit hindi ito pangkalahatan at walang sagabal na paglilipat ng mga iniisip.
Isa pang posibleng gamit sa hinaharap ang pagpapahusay ng kakayahang kognitibo ng mga taong walang pangangailangang medikal. Maaaring maapektuhan ng nakatutok na pagpapasigla ang ilang tungkulin sa atensyon, memorya, o pagkatuto. Nananatili itong direksiyon ng pananaliksik, hindi pangkalahatang napatunayang kakayahan ng mga implant na AI.
May mga usapin din sa etika tungkol sa pagkakaroon ng pantay na pagkakataong makinabang at sa pagkapribado kapag ginagamit ang teknolohiya upang dagdagan ang kakayahan ng tao.
Ayon sa pag-aaral ng Pew Research Center na inilathala noong 2022, ayaw ng 78% ng mga Amerikano ng implant para sa pagpapahusay ng kakayahang kognitibo, samantalang gusto ito ng 20%. Hindi tungkol sa lahat ng panggagamot ang tanong. Sa naunang pag-aaral, ayaw ng humigit-kumulang dalawang-katlo ng chip para sa lubhang mas mahusay na konsentrasyon at pagproseso ng impormasyon. Naniniwala ang anim sa sampu na mararamdaman ng karamihan ang pamimilit na magkaroon ng implant kung magiging laganap ito.
Sa mga tanong na ito tungkol sa kognitibong pagpapahusay, inaasahan ng 52% na madalas makakapasok ang mga hacker sa personal na impormasyon kung magiging pangkaraniwan ang mga implant. Ikinababahala rin ang hindi gustong pagbabago sa utak at mga sira sa aparato. Nais ng 83% ang mas mahigpit na pamantayan sa pagsusuri kaysa sa mga kagamitang medikal, sa halip na kaparehong pamantayan.
Ipinapakita nito ang pangangailangang timbangin ang mga posibilidad ng teknolohiya at ang proteksiyon sa kalusugan, kaligtasan, at pangunahing pagpapahalaga ng mga indibidwal at lipunan.
I-click dito para sa listahan ng sampung pinakamahusay na biotech stocks.
Konklusyon
Pinahuhusay ng mga interface ng utak at computer na gumagamit ng AI, kabilang ang mga modelo ng wika, ang pagproseso ng mga signal ng nerbiyos. Nakatulong ang mga demonstrasyon sa ilang taong may paralisis upang makipagkomunikasyon o makontrol ang panlabas na aparato. Hindi ito walang limitasyong pagbabasa ng isip o ganap na pagbabalik ng lahat ng kakayahang gumalaw.
Mahalaga ang mga posibilidad ng teknolohiya, ngunit kailangang suriin nang mabuti ang kaligtasan, pagkapribado, at mga epekto sa etika. Kailangan ang masusing pag-aaral, malinaw na impormasyon, at tuloy-tuloy na pagsubaybay upang matukoy ang pakinabang at panganib.
Maraming posibleng aplikasyon ang mga implant sa utak na gumagamit ng AI, at maaaring maging malaki ang mga epekto nito.
I-click dito upang malaman ang lahat tungkol sa pamumuhunan sa artificial intelligence.
