Mga Brain-Computer Interface (BCI) na Umuunlad, Nagbibigay ng Pag-asa sa mga may Kondisyon sa Neurologiya

Patuloy na tumataas ang pangangailangan para sa mga brain-computer interface (BCI). Maaaring mukhang sci-fi ang mga BCI, ngunit ang pananaliksik at pag-unlad na inilagay sa mga kasalukuyang sistema ay nagbibigay-daan sa kanila na magawa ang ilang kamangha-manghang bagay. Pinapayagan ng mga aparatong ito ang mga tao na makipag-ugnayan sa mga elektronikong aparato gamit lamang ang pag-iisip. Kapansin-pansin, naniniwala ang isang grupo ng mga mananaliksik mula sa Carnegie Mellon na natuklasan nila ang isang paraan upang mapabuti ang kalidad ng BCI. Narito ang kailangan mong malaman.

Ang pag-aaral, na inilathala sa Nature Communications, ay nagpakilala ng isang bagong pamamaraan upang mapabuti ang pagganap ng non-invasive na BCI. Ang pamamaraan ay gumagamit ng ultrasound upang mapabuti ang paglipat ng data sa pagitan ng mga wearable at ng isipan. Dahil dito, ikinatuwa ng kanilang mga resulta ang buong komunidad.

Mga Brain-Computer Interface (BCI)

Ang mga brain-computer interface ay natural na pag-unlad ng pakikipag-ugnayan ng tao at makina. Maraming tao ang nagulat nang malaman na ang unang keyboard ay hindi gaanong pinag-isipan. Mas nakatuon ang mga taga-disenyo ng computer sa iba pang gawain kaysa sa paglikha ng bagong paraan upang magpasok ng teksto sa isang makina. Ngayon, ang pakikipag-ugnayan sa mga makina ay naging pangunahing pokus ng mga developer na naghahangad gawing seamless ang mga sandaling ito.

Kayang gawin ito ng mga BCI device. Sinusukat ng mga aparatong ito ang mga electromagnetic pulse sa iyong utak at isinasalin ang mga ito sa mga aksyon. Ang pinakamahusay na mga sistema ay nagmomonitor ng mga neural circuit gamit ang non-invasive na pamamaraan tulad ng mga wearable. Ang benepisyo ng teknolohiyang ito ay mura itong gawin, madaling gamitin, at maaaring magamit ng sinuman ang mga tampok nito.

Ang Pamilihan ng Brain-Computer Interface ay Inaasahang Umangat

Ayon sa pinakabagong ulat ng Skyquest, inaasahang makakaranas ng pagtaas sa kita ang pamilihan ng BCI. Ipinakita ng datos na lalago ang pamilihan hanggang $6.18 bilyon pagsapit ng 2030. Ang paglago na ito ay kumakatawan sa CAGR na 17.16% para sa mga susunod na taon. Ang paglago ay nagmumula sa maraming sektor kabilang ang pagtaas ng paggamit sa medikal, gaming, at industriya ng libangan.

Ipinakita rin ng parehong pag-aaral kung paano pinapalakas ng AI at machine learning ang teknolohiyang ito sa bagong antas. Pinahintulutan ng mga algorithm ang mga sistema na matuto ng higit pa at mapabuti ang katumpakan. Pinakamaganda, habang dumarami ang natatanggap na datos, mas bumubuti ang pagganap. Dahil dito, ang pamilihan ng BCI ay nakatakdang magkaroon ng seryosong paglago.

Mga Problema sa Brain-Computer Interface

Kagila-gilalas ang konsepto ng BCI sa papel ngunit napakahirap talagang unawain ang mga brain wave kaysa sa inaasahan. Lalo na kapag isinasaalang-alang na karamihan ng gawain ay kailangang isagawa sa isang non-intrusive na paraan. Hindi magiging maayos sa publiko ang napakaraming pasyenteng nasaktan dahil sa mga brain chip implant na nagkamali.

Ang mga non-invasive na BCI ang pinakamahusay na opsyon. Madali silang isama at pangkalahatang magagamit kahit ng mga taong may matinding kapansanan. Sa kasalukuyan, sinusukat ng mga non-invasive na BCI ang aktibidad ng brain wave sa labas ng bungo. Ang karagdagang layer ng interference na ito ay malaki ang nagpapababa sa katumpakan ng mga aparatong ito, na nagreresulta sa mas mataas na error rate kumpara sa mga invasive na opsyon.

Pag-aaral

Ang pag-aaral, “Transcranial focused ultrasound to V5 enhances human visual motion brain-computer interface by modulating feature-based attention,” ay nagpapakita na ang ultrasound-targeted neuro-modulation ay maaaring mapabuti ang kakayahan ng komunikasyon ng utak gamit ang non-invasive na BCI. Nais ng mga mananaliksik na subukan kung ang Transcranial focused ultrasound (tFUS) na pinagsama sa high-density electroencephalography (EEG) source imaging (ESI) ay maaaring mapabuti ang pagganap at magbigay ng kakayahang magsagawa ng bidirectional na komunikasyon.

Mga Mananaliksik

Ang ulat ay inilathala ng mga mananaliksik mula sa Carnegie Mellon na pinamumunuan ni Bin He. Ang kanyang koponan ay gumugol ng maraming taon sa pagsasaliksik, pag-develop, at pagpapabuti ng teknolohiyang BCI. Partikular, ang mga mananaliksik ay dalubhasa sa non-invasive na BCI, kaya’t sila ang perpektong grupo para isagawa ang pag-aaral na ito.

Kapansin-pansin, ang pag-aaral ay nakatanggap ng malaking suporta mula sa NIH’s The BRAIN Initiative at sa Helping to End Addiction Long-term Initiative (NIH HEAL Initiative). Ang mga grupong ito ay nagbigay ng materyal at pinansyal na suporta upang matiyak na ang mga mananaliksik ay may access sa lahat ng kinakailangang kagamitan. Ang datos ay gagamitin ngayon upang itaguyod ang iba’t ibang pangangailangan sa mga siyentipikong pag-aaral.

Pagsubok

Sa yugto ng pagsubok ng pag-aaral, 25 na kalahok ang nilagyan ng custom-built na EEG cap. Ang cap ay dinisenyo upang makuha at irehistro ang mga brain wave na ipinapadala sa isang AI algorithm para sa pagproseso. Ang sistema ay gumagamit ng deep learning algorithms upang i-decode ang mga wave at mapabuti ang pagganap habang lumalawak ang karanasan nito.

May dalawang pangunahing gawain ang mga kalahok. Ang unang gawain ay kontrolin ang isang robotic arm. Lahat ng kalahok ay matagumpay na nakapag-manipula ng mekanikal na kamay gamit lamang ang kanilang isipan. Ang susunod na pagsubok ay nagbigay sa mga kalahok ng BCI speller. Ang mga speller ay karaniwang ginagamit ng mga may kapansanan upang mapabuti ang komunikasyon.

Mga Resulta

Ang mga resulta ng pag-aaral ay nakakabigla. Nakaya ng mga kalahok na manipulahin ang robotic arm nang madali. Ang AI algorithm ay matagumpay na isinalin at i-decode ang aktibidad ng utak sa mga kaugnay na gawain sa real time. Ang aparato ay nag-encode ng return signal, na nagpapaalam sa indibidwal na natapos na ang gawain. Ang bidirectional na komunikasyong ito ay unang beses para sa teknolohiyang ito, na nagmamarka ng isang mahalagang milestone sa pag-unlad.

Ang datos ay nagpakita na ang tFUS ay malaki ang nagpa-improve sa pagganap ng mga EEG wearable. Ang mga aparato ay mas mahusay na nakakuha ng aktibidad ng utak na nagbawas ng error sa BCI speller task din. Ang high-frequency na mga wave ay tumulong upang tumaas ang theta at alpha na aktibidad, dorsal visual processing, at pinataas ang theta neural oscillation. Ang mga huling signal ay nagpa-improve ng konsentrasyon.

Pinagmulan – Carnegie Mellon

Mga Resulta ng BCI Speller Test

Ang mga resulta ng BCI speller test ay nagpakita na ang mga kalahok ay matagumpay na naispelling ang nais na salita nang may konsistensi kapag ang isang nakatutok na ultrasound beam ay inilapat sa labas ng visual cortex ng utak. Sinuri ng mga siyentipiko ang kanilang mga resulta at natuklasan na ang neuromodulation ay nagpalakas ng neural engagement, na nagdulot ng mas mataas na katumpakan. Maaaring i-spell ng mga kalahok ang mga komplikadong salita kabilang ang Carnegie Mellon bilang bahagi ng pagsubok. Dahil dito, ang breakthrough na ito ay maaaring mapabuti ang buhay ng milyun-milyong indibidwal na may kapansanan sa buong mundo.

Mga Benepisyo

Ang pananaliksik na ito ay maaaring maghatid ng malalaking benepisyo sa mga susunod na buwan. Una, ang kanilang pag-aaral ay tumutulong upang higit pang pasiglahin ang pamumuhunan at pananaliksik sa teknolohiyang BCI. Ang keyboard ay nanatiling pareho mula nang ipakilala ang personal computer. Ang BIC ay magrerepresenta ng isang napakalaking upgrade na magbubukas ng pinto para sa isang bagong panahon ng teknolohiya.

Ipinakita ng mga mananaliksik kung paano ang focused ultrasound neuromodulation sa utak ay nagpapabuti ng kakayahan nitong makipag-ugnayan sa mga external na EEG sensor. Ngayon, ang koponan ay magsisikap na gumawa ng mas maliit na bersyon ng kanilang teknolohiya na maaaring magamit kahit saan ng sinuman. Bukod pa rito, ang AI model ay lalawak habang nadadagdag ang mas maraming datos.

Mga Halimbawa ng Paggamit

Maraming halimbawa ng paggamit para sa mga BCI computer device. Isipin ang pagkontrol sa iyong smartphone gamit lamang ang iyong isipan. Para sa karaniwang tao, ang gawaing ito ay tila salamangka ngunit hindi naman kalayuan ang agham. Ang teknolohiyang ito ay may malaking epekto kapag sinisilip mo ang mga pangunahing halimbawa ng paggamit nito:

Kalusugan

Ang milyun-milyong tao sa buong mundo ay may kapansanan at hindi makakakomunika o makakagawa ng kumplikadong gawain. Ang integrasyon ng BCI sa AI ay maaaring gawing mas simple ang buhay ng mga indibidwal na ito. Ang teknolohiyang ito ay pagsasamahin sa mga automated travel service upang payagan ang karaniwang tao na makagalaw at magsagawa ng mga gawain anuman ang kanilang pisikal na kalagayan. Para sa mga dumaranas ng mga kondisyon sa neurologiya, ang solusyong ito ay may buong katwiran.

Industriya

May walang katapusang paraan kung paano makakatulong ang BCI na pasimplehin ang mga proseso sa industriya. Ang mga protocol na ito ay tutulong sa mga inhinyero at iba pang mga bihasang manggagawa na ma-access at maibahagi ang mahalagang datos sa real-time. Ang impormasyong ito ay pagsasamahin sa makapangyarihang AI algorithms upang itulak ang kahusayan at mapabuti ang mga resulta saan man ito posible.

Mga Kumpanyang Maaaring Makikinabang sa Pananaliksik na Ito

Ang patuloy na pananaliksik sa BCI ay makakatulong itulak ang pag-aampon ng mga bagong teknolohiya sa hinaharap. Partikular, ang pag-aalis ng mga teknikal na hadlang sa pag-aampon sa karamihan ng industriya ay magiging realidad habang nagiging laganap ang BCI. Sa ngayon, narito ang ilang kumpanya na matalino ang posisyon habang lumalawak ang pamilihan ng BCI.

1. Blackrock Neurotech

Ang Blackrock Neurotech ay isang pangunahing kakompetensya sa sektor ng BCI. Ang kumpanya ay may maraming produktong magagamit ng publiko na gumagamit ng teknolohiyang BCI. Ang MoveAgain BCI system ay isang FDA-approved na solusyon na nagbibigay-daan sa mga may kapansanan na mapabuti ang kanilang saklaw ng paggalaw, komunikasyon, at iba pa gamit ang BCI.

Ang Blackrock Neurotech ay dalubhasa sa invasive na teknolohiyang BCI. Ang maliliit na implant na ito ay may mas mahusay na signal strength at katumpakan kumpara sa non-invasive na teknolohiya dahil iniiwasan nila ang cranial interference. Nag-aalok din ang kumpanya ng produkto para sa mga may kapansanan na nagpapahintulot sa kanila na ilipat ang mouse cursor gamit ang kanilang pag-iisip. Lahat ng mga tampok na ito ay may potensyal na mapabuti ang buhay ng milyun-milyon.

Ang mga asset ng Blackrock Neurotech ay patuloy na tumataas. Nakakuha ang kumpanya ng malaking pondo mula sa USDT (TETHER) sa paglulunsad at ginamit ito upang palakasin ang kanilang mga produkto at pananaliksik. Ang pinakabagong produkto ng kumpanya ay tinatawag na Neurolace. Ito ay isang napaka-sensitibong implant na may higit sa 10,000 na channel upang magbigay ng mas mataas na precision kumpara sa mga naunang alok.

2. Trimble

TRMB Tsart ng Presyo

Ang Trimble ay nakikita ang teknolohiyang BCI bilang mahalagang karagdagan sa proseso ng pagtatayo. Ang kumpanya ay dalubhasa sa mga produktong idinisenyo upang pasiglahin ang mga industriya ng arkitektura, engineering, at konstruksyon. Ipinakilala ng kumpanya ang mga intelligent data solution at kamakailan ay nakipag-partner sa Neurable, na naghahangad magpakilala ng mga bagong kasangkapan na nagpapahusay ng pagganap at produktibidad.

Ang paggamit ng BCI wearable sa industriyang ito ay makakatulong sa pagpapasimple ng paglikha at kolaborasyon sa mga malalaking proyekto sa hinaharap. Pagpapabuti ng kakayahan ng mga tagapagtayo na magkomunika ng kumplikadong teorya at konsepto. Ang pagsasama ng AR at VR solutions ay isa lamang sa ilang paraan kung paano nagbabago ang engineering. Sa hinaharap, ang mga AI-enhanced na inhinyero ay gagamit ng mga BCI system upang mag-isip ng mga bagong disenyo na isasailalim sa simulation para sa pagsusuri bago aprubahan at likhain.

Ang Trimble ay isang US-based na tagapagbigay ng software at hardware na nagtatag ng reputasyon para sa kalidad. Ang rekord at alok ng tagagawa ay ginagawa itong magandang karagdagan sa anumang portfolio. Bukod pa rito, ang kanilang trabaho sa teknolohiyang BCI ay may potensyal na baguhin ang industriya.

Iba pang Kapansin-pansing Pag-unlad sa BCI

Maraming iba pang pag-unlad at proyekto sa BCI na karapat-dapat banggitin. Ang mga teknolohikal na breakthrough na ito ay patuloy na nagtutulak ng inobasyon at pag-aampon. Narito ang ilan sa mga pinaka-kapansin-pansing pag-unlad sa BCI na kamakailan lamang nagawa.

Militar ng Tsina

Ang militar ng Tsina ay nagdulot ng pag-aalala matapos ipakita ang isang bagong BCI interface. Ang interface ay ikinonekta sa isang unggoy na ginamit ang aparato upang matagumpay na kontrolin ang isang mekanikal na braso sa real-time. Kapansin-pansin, ang pamahalaang Tsino ay malaking tagasuporta ng teknolohiyang BCI. Noon, itinaguyod nila ang teknolohiya bilang mahusay na paraan upang mapabuti ang memorya, pagtulog, atensyon, at iba pang function ng utak. Ngayon, tutulong ang teknolohiyang ito upang mapanatiling epektibo ang kanilang mga mandirigma.

Militar ng Amerika

Hindi magpapahuli, ang militar ng US ay kasali rin sa kanilang sariling eksperimento sa BCI. Isang pag-aaral ang nagpakita ng mga sundalo na kontrolado ang robot na aso gamit ang kanilang isipan. Ang mga mananaliksik ay nagbigay ng utos sa isang sundalo na patnubayan ang mekanikal na aso sa iba’t ibang waypoint sa mapa. Ang sundalo ay gumagamit ng Microsoft (MSFT ) HoloLens platform.

Hindi ito ang unang pagkakataon na sumubok ang militar ng US sa mga kakayahan na inaalok ng BCI. Noong 2015, pinahintulutan ng mga mananaliksik ang isang babaeng may kapansanan na kontrolin ang isang simulated na f-35 gamit ang mga signal ng utak. Dahil dito, sa hinaharap, maaaring maging mas mental ang digmaan kaysa sa inaasahan.

Hinaharap ng Brain-Computer Interface

Habang lumilikha ang mga mananaliksik ng mas sensitibo at epektibong mga aparato at wearable na sumusukat ng brain wave, ang kakayahan ng BCI ay lalong gaganda. Sa hinaharap, mapapabuti ang signal processing kasabay ng mga advanced na AI model na madaling makaka-encode ng kumplikadong aktibidad ng utak. Dahil dito, hindi na malayo ang araw kung saan maaari mo lamang hangarin ang isang pizza, at bago mo pa ito mapansin, may drone na nagdadala ng mainit na pie sa iyong pintuan.

Maaaring Baguhin ng Brain-Computer Interface ang Mundo

Kapag tinitingnan mo ang walang katapusang potensyal ng BCI, madaling makita ang isang hinaharap kung saan tila lahat ay may halos superhuman na kakayahan. Isipin ang paggamit ng iyong isipan upang makipag-ugnayan, magtayo, at magbahagi ng mga ideya. Ang lahat ng mga gawaing ito at marami pang iba ay malapit na dahil sa patuloy na pagsisikap ng mga henyo at inhenyero tulad ng mga nasa Carnegie Mellon.

Maaari kang matuto pa tungkol sa mga kapanapanabik na proyekto ng blockchain dito.