Yapay zekâ ve beyin implantları: sinir arayüzlerinde yeni bir adım

Beyin implantları artık yalnızca bilim kurgu değildir. Deneysel sistemler, örneğin bir bilgisayarı yönetmek için belirli beyin sinyallerini çözümleyebilir. Sonuçlar, tüm insan düşüncelerinin veya niyetlerinin sınırsızca okunmasını değil, belirli görevleri ve araştırma katılımcılarını kapsar.

Bu sistemlere beyin-bilgisayar arayüzü, kısaca BCI denir. Beyin etkinliği ile dış cihazlar arasında bir iletişim yolu kurarlar. Neuralink bu alandaki en tanınmış şirketlerden biridir ve vücuda yerleştirilebilen bir arayüz geliştirmektedir.

BCI sistemleri 1960’lardan beri araştırılmaktadır. Yapay zekâdaki gelişmeler sinir sinyallerinin çözümlenmesini iyileştirmiş ve özellikle engelli bireyler için önemli uygulama gösterimlerini mümkün kılmıştır. Daha geniş kullanım öncesinde teknik ve klinik sorunların çözülmesi gerekmektedir.

Mevcut Uygulamalar ve Atılımlar

2023’te implant içeren BCI sistemlerinin geliştirilmesi hâlâ büyük ölçüde laboratuvarlarda ve klinik araştırmalarda yürütülüyordu. Bununla birlikte yapay zekâ, bazı engelli bireylere nasıl yardımcı olabileceklerinin gösterilmesini sağlamıştı.

İletişim ve hareket kontrolüne yardımcı olan yapay zekâ ve beyin implantları

Dünya genelinde yaklaşık 1,3 milyar insan önemli düzeyde bir engellilikle yaşamaktadır. Yapay zekâ destekli arayüzler bazı iletişim veya hareket güçlüklerine yardımcı olabilir; bütün bu insanların tüm kısıtlılıklarını tamamen ortadan kaldırmaz.

Ağustos 2023’te Nature’da yayımlanan iki çalışmada, Stanford ve Kaliforniya Üniversitesi San Francisco ekipleri, felçli iki kadının iletişim kurmasına yardımcı olan arayüzler gösterdi. Sistemler konuşma girişimleriyle bağlantılı beyin etkinliğini çözümledi. Dil modelleri dâhil bilgisayar modelleri, sinyallerin metne veya yapay sese dönüştürülmesine yardımcı oldu. Bu, doğal konuşma yetisinin geri gelmesi değildi.

Stanford’da o sırada 68 yaşında olan Pat Bennett’in konuşmayla bağlantılı beyin bölgelerine dört küçük mikroelektrot dizisi yerleştirildi. Yazılım, konuşma girişimlerini metne dönüştürüyordu. UCSF ekibi ise Ann’in beyin yüzeyine farklı bir arayüz yerleştirdi; Ann bu sistemle yapay sesi ve dijital avatarın yüz hareketlerini kontrol edebiliyordu. Ann, felce yol açan inmeyi geçirdiğinde 30 yaşındaydı; bu, çalışma sırasındaki yaşı değildi. Her iki çalışma da önceki sistemlere göre kullanılabilir sözcük dağarcığını, çözümleme hızını ve doğruluğu artırdı.

Beyin hastalıklarının araştırılmasında yapay zekâ ve mikroelektronik

İmplantlarla elektriksel uyarım, anormal sinir etkinliğini değiştirerek epilepsi ve Parkinson hastalığının tedavisine yardımcı olabilir. Toronto Üniversitesi, elektrik ve bilgisayar mühendislerini klinisyenler, sinirbilimciler, malzeme ve veri uzmanlarıyla bir araya getirmiştir. Ekip, diğer konuların yanı sıra daha hassas ve daha az enerji tüketen nöromodülasyonu araştırmaktadır.

Ekip, derin öğrenmeyle sinyallerdeki örüntüleri ve saptanması güç biyobelirteçleri belirleyerek uyarımın ne zaman gerekli olduğunu daha iyi seçmeyi amaçlamaktadır. Aşağıdaki durumlar gelecekteki olası uygulamalar arasındadır; bunların tümü için yerleşik bir tedavi bulunduğu anlamına gelmez:

• Kronik ağrı
• Depresyon
• Demans
• Alzheimer hastalığı
• Uyku bozuklukları

Neuralink’in insanlar üzerindeki araştırması

Neuralink, 2023’te ABD Gıda ve İlaç İdaresinden ilk insan araştırması için izin aldı. Eylül ayında, ilgili etik kurulun onayının ardından katılımcı alımını duyurdu. Araştırma izni, cihazın satışına izin verildiği anlamına gelmez. Güvenlik soruları bu deneysel sistemin değerlendirmesinin bir parçasıydı.

PRIME, yani Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface çalışması, boyun bölgesindeki omurilik yaralanması veya amiyotrofik lateral skleroz nedeniyle felçli kişiler arıyordu. Broşür, katılım ve izlemin toplam yaklaşık altı yıl süreceğini belirtiyordu. Ameliyat robotu, kablosuz implantın ince tellerini yerleştirecekti. Amaç, güvenliği ve beyin sinyalleriyle bilgisayar kontrolündeki ilk işlevselliği değerlendirmekti.

Musk; otizm, depresyon ve şizofreniyle ilgili daha geniş hedefler de açıklamıştır. Bu açıklamalar Neuralink’in söz konusu durumları tedavi edebildiğini göstermediği gibi PRIME araştırmasının amacı da bunlar değildi. Klinik öncesi hayvan deneylerinin ardından şirket, 2023’te ilk insan çalışması için felçli katılımcılar arıyordu.

Teknolojik ve Bilimsel İlerlemeler

BCI araştırmaları onlarca yıldır beyin ve bilgisayarlar arasında doğrudan iletişim yolları geliştirmektedir. Yapay zekâ, karmaşık verileri çözümleyip metin veya insan konuşmasına benzeyen ses üretmek için kullanılarak bu çalışmaları ilerletmiştir.

İlk deneysel konuşma arayüzleri yavaş ve sınırlıydı. Sinirbilim ve bilgisayar teknolojisindeki ilerlemeler, gelecekteki iletişim veya hareket kontrolü yardımcılarına temel oluşturabilecek daha hızlı sistemler sağladı. Burada anlatılan konuşma implantları hâlâ deneyseldi. Çalışmalar, bütün duyusal ve motor işlevleri geri kazandıran yapay zekâ implantlarının zaten satışta olduğunu göstermiyordu.

Sistemler konuşma girişimlerindeki sinyalleri metne dönüştürmektedir. Stanford çalışmasında, 50 sözcüklük sınırlı bir dağarcıkla sözcük hata oranı %9,1’di; bu, önceki benzer konuşma arayüzüne göre 2,7 kat daha az hata demekti. Çok daha geniş, 125.000 sözcüklük dağarcıkta hata oranı %23,8’di. Hız, doğal konuşmadaki yaklaşık 160 sözcüğe karşılık dakikada 62 sözcüğe ulaşıyordu. Önemli bir gelişmeydi, ancak sıradan konuşmadan hâlâ belirgin biçimde yavaştı.

BrainGate2 araştırmasının bu bölümünde konuşmayı çözümlemek için yinelemeli sinir ağı kullanıldı. Ayrı bir analizde, saf Bayes sınıflandırıcısı 33 ağız ve yüz hareketini %92 doğrulukla ayırt etti. Bu oran, serbest metnin doğruluğunu veya bütün yüz hareketlerini tanıyan bir yinelemeli ağın başarısını göstermiyordu.

Davranış ya da bilişsel durumu sinir sinyallerinden çözümlemenin BCI araştırması için kritik olduğu göz önüne alındığında, derin öğrenme görüntü segmentasyonu ve konuşma tanıma gibi birçok makine öğrenimi görevinde öne çıktı. Başarısı, hareket, konuşma ve görme gibi yaygın çıktıları tahmin etmede kullanılmasına yol açtı.

Austin’deki Teksas Üniversitesi araştırmacıları ayrıca Transformer modeli kullanan, cerrahi işlem gerektirmeyen anlamsal bir çözücü geliştirdi. Bu model mimarisi ChatGPT ve o zamanki Bard gibi sistemlerde de kullanılıyordu. Eğitim sırasında katılımcılar fMRI cihazında hikâyeler dinliyordu. Sistem, yeni dinlenen veya hayal edilen hikâyelerin anlamının bir kısmını yansıtan metin üretebiliyordu; güvenilir, sözcüğü sözcüğüne bir döküm sağlamıyordu. Kişiye özgü eğitim ve katılımcının iş birliği gerekiyordu; herhangi birinin zihnini gizlice okuyan evrensel bir teknoloji değildi.

Yapay zekâ, sinirbilim araştırmalarını farklı şekillerde desteklemektedir. Hızla gelişen bu alanda kullanım koşulları ve sonuçlar da dikkate alınmalıdır.

Nörolojik hastalıkların tedavisi için bir sonraki çığır açıcı terapileri öğrenmek için buraya tıklayın.

Etik, Gizlilik ve Güvenlik Hususları

Beyin arayüzleri ve yapay zekâdaki gelişmeler, yardıma ihtiyaç duyan kişiler için önemli olanaklar sunmaktadır. Aynı zamanda güvenlik, mahremiyet ve sorumlulukla ilgili sorular doğurmaktadır.

Basitçe söylemek gerekirse, AI sistemleri diğer teknolojiler gibi hatalara ve arızalara meyillidir; bu da potansiyel olarak zararlı sonuçlar doğurabilir. Büyük veri işleyen karmaşık algoritmalar üzerine kurulu olduklarından, AI sistemleri hacklenmeye ve manipülasyona da açıktır. Ayrıca, eğitildikleri veriler içsel önyargılar taşıyabilir ve ayrımcı sonuçlara yol açabilir.

Beyin etkinliğini çözümleyen ve sinirsel verileri saklayan sistemlere artan yatırım, UNESCO’yu insan hakları riskleri konusunda uyarmaya ve nöroteknoloji için küresel yönetim çağrısında bulunmaya yöneltmiştir. Bu, sistemlerin bütün düşünceleri serbestçe okuyabildiği anlamına gelmez.

“Bu vaat kötüye kullanılırsa insan hakları ve temel özgürlükler açısından ağır bir bedel doğurabilir. Nöroteknoloji kimliğimizi, özerkliğimizi, mahremiyetimizi, duygularımızı, davranışlarımızı ve genel esenliğimizi etkileyebilir.”

– Gabriela Ramos, UNESCO sosyal ve beşerî bilimlerden sorumlu genel direktör yardımcısı.

BM’nin eğitim, bilim ve kültür örgütü, 2023’te nöroteknoloji için evrensel bir etik çerçeve geliştirmeye başlayacağını duyurmuştu.

Ramos, teknolojinin insan olmanın özüne dokunmasından kaygı duyuyordu. UNESCO’nun nöroteknolojik yeniliklerle ilgili raporunun başyazarı Mariagrazia Squicciarini ise yapay zekânın katkısını nöroteknolojiye steroid verilmesine benzetti. Bu benzetme, gelişimin ne kadar hızlanabileceğini vurguluyordu.

UNESCO’nun 2023 raporu, nöroteknolojiye yönelik yıllık özel finansmanın 2010–2020 arasında 22 katına çıkarak 2020’de 7,3 milyar dolara ulaştığını belirtiyordu. Patentlerle ölçülen yenilikler ise farklı bir dönemde, 2000–2020 arasında yaklaşık 20 katına çıkmıştı. Makale ayrıca cihaz pazarının 2027’de 24 milyar doları aşacağına ilişkin tarihsel bir tahmin aktarıyordu; bu, gerçekleşmiş satış tutarı değildi.

Beyin verilerinin yapay zekâyla analizi, zihinsel mahremiyetin korunmasını daha önemli hâle getirmektedir. Çin’de bazı çalışanların belirli duygusal durumları tahmin etmek için başlık taktığı bildirilmiştir. Bu tahminler, duyguların tam ve güvenilir biçimde okunabildiğini kanıtlamaz. ABD’de askerî kaynaklı araştırmalar, cihaz kontrol arayüzleri ile olası bilişsel veya tedavi amaçlı uygulamaları incelemektedir.

BCI’nin toplum üzerindeki etkisiyle ilgili etik kaygılar da ortaya çıktı. Birçok kişi, insanların beyinlerine benzeri görülmemiş bir erişim sağlanmasının distopik senaryoları gerçeğe dönüştürebileceğinden korkuyor.

Sinir arayüzleri geliştiren şirketler ve kuruluşlar

Aşağıda beyin ve sinir arayüzleri alanındaki bazı aktörler yer almaktadır. Teknolojileri hem implantları hem de farklı amaçlara yönelik, cerrahi gerektirmeyen sistemleri içerir:

1. Neuralink

Elon Musk’ın kurduğu Neuralink, dış cihazları kontrol etmek için sinir etkinliğini kaydeden kablosuz implantlar geliştirmektedir. Kasım 2023 tarihli makale, Founders Fund’ın yönettiği finansman turunun genişletilmesi kapsamında ek 43 milyon dolar toplandığını bildiriyordu. Peter Thiel, bu fonun kurucularındandır.

Haziran 2023’te şirket için yaklaşık beş milyar dolarlık değerleme bildirilmişti. Growjo’daki tahmini yıllık satış geliri olan 115,7 milyon dolar, Neuralink’in yayımladığı denetlenmiş satış rakamı değil, dış kaynaklı bir tahmindi. Kasım 2023’te ABD’li parlamenterler, şirketin deney hayvanlarının ölümleriyle ilgili açıklamalarının SEC tarafından araştırılmasını istedi. Makale, Musk’ın o dönemde ticari kullanıma daha yıllar olduğu yönündeki tahminini aktarıyordu; bu, onaylı bir çıkış takvimi değildi.

2. Synchron

New York merkezli Synchron, bir kan damarı yoluyla beyin sinyallerini kaydedip bilgisayar kontrolü sağlayan arayüz geliştirmektedir. Bu, nöromodülasyon tedavisi değil, iletişim ve kontrol sistemidir. Ocak 2023’te yayımlanan SWITCH sonuçları, ağır felçli dört kişide güvenlik ve uygulanabilirliği değerlendiriyordu.

Cihaz damar sistemi üzerinden yerleştirilir ve beyin kabuğuna yakın sinyalleri kaydeder. Dört katılımcının 12 aylık izleminde cihazla bağlantılı ciddi istenmeyen olay görülmedi. Bu, bütün yan etkilerin veya risklerin bulunmadığı anlamına gelmez. Makale CB Insights’a göre toplam 135,7 milyon dolarlık finansman ve Jeff Bezos ile Bill Gates bağlantılı yatırımcıların desteğini aktarıyordu. Growjo’nun 37,3 milyon dolarlık yıllık satış geliri tahmini, şirketin yayımladığı denetlenmiş hesaplarla doğrulanmış değildi.

3. Blackrock Neurotech

Bu özel şirket, BCI dâhil nöroteknoloji sistemleri geliştirmektedir. Haziran 2022’de Blackrock Neurotech, implant araştırmalarının farklı katılımcılar üzerinden toplam 30.000 hasta-gününe ulaştığını bildirdi. Bu, tek bir kişinin 30.000 gün hastanede yatması demek değildi. Kurucu ortak ve başkan Florian Solzbacher, teknolojinin laboratuvardan hastaların evine geçmeye hazır olduğunu düşünüyordu. Şirketin bu değerlendirmesi genel bir satış izni değildi.

Şirket, 2021’de on milyon dolar finansman topladı. Yatırımcılar arasında Christian Angermayer’in re.Mind Capital’ı, Peter Thiel, Tim Sievers ve Sorenson Impact’in University Venture Fund II fonu bulunuyordu.

4. BrainGate

BrainGate araştırma konsorsiyumu, beyne cerrahi olarak yerleştirilen 100 sivri elektrottan oluşan bir dizi içeren bir beyin implantı geliştirdi. BCI sistemi, felçli bireylerin düşünceleriyle robotik uzuvları veya bilgisayarları kontrol etmelerini sağlamak için tasarlandı. BrainGate’in nihai hedefi, tetrapleji hastalarına hareket, iletişim ve bağımsızlık kazandırmaktır.

5. Precision Neuroscience

Precision Neuroscience, Haziran 2023’te insan beyin sinyallerini haritalayan ilk işlemlerini duyurdu. Kurucularından biri daha önce Neuralink’in kuruluşunda yer almıştı. Layer 7 Cortical Interface, beyin yüzeyine yerleştirilen ve bir saç telinden daha ince olan elektrot dizisidir. Ameliyat sırasındaki geçici kayıtlar, kalıcı bir implantın günlük kullanımda etkili olduğunu henüz göstermiyordu.

Şirket, Ocak 2023’te 41 milyon dolar toplayarak toplam finansmanını iki yıldan kısa sürede 53 milyon dolara çıkardı. Geliştirdiği yöntemlerden biri, arayüzün kafatasındaki küçük bir yarıktan geçirildiği, az girişim gerektiren yaklaşımdı.

6. Kernel

Bryan Johnson’ın kurduğu Kernel, cerrahi gerektirmeyen Kernel Flow sistemini geliştirmektedir. Sistem, beyin etkinliğiyle bağlantılı değişimleri ölçmek için zaman çözünürlüklü fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi, yani TD-fNIRS kullanır.

Şirkete göre Kernel Flow, birkaç dakikada hazırlanabilen taşınabilir ve çok modlu bir beyin görüntüleme başlığıdır. Kanın verdiği tepkiye ilişkin optik ölçümleri EEG ile birleştirir. TD-fNIRS, beyin etkinliğiyle bağlantılı kan oksijenlenmesi değişimlerini ölçer; implant değildir ve düşünceleri doğrudan okumaz.

7. Neurable

Neurable, cerrahi gerektirmeyen EEG tabanlı arayüzler geliştirmektedir. Araştırmaları arasında oyunlar ile artırılmış ve sanal gerçeklik ortamlarında insan-bilgisayar etkileşimi bulunur. Araştırma kullanımları ve olası klinik uygulamalar, onaylanmış tıbbi tedavilerle karıştırılmamalıdır.

8. CTRL-labs

Cerrahi gerektirmeyen sinir arayüzleri geliştiren girişim 2019’da Facebook tarafından satın alındı; şirket daha sonra Meta adını aldı. Fiyat resmen açıklanmadı; basındaki tahminler bir milyar dolara kadar çıkıyordu. 2018’de de gösterilen bileklik prototipleri, bilekteki kasların elektriksel sinyallerini elektromiyografiyle ölçer. Amaç, hareket niyetleri ve küçük jestlerle cihazları yönetmektir; beyin implantıyla bütün düşünceleri doğrudan okumak değildir.

Gelecek Perspektifleri ve Zorluklar

Yapay zekâ destekli beyin arayüzleri sinirbilimde önemli araçlardır. Bazı tedavileri ve yardımcı cihazları geliştirebilirler. Katılımcılardaki sonuçlar umut vericidir, ancak anlamları teknolojiye ve araştırılan kullanım alanına göre değişir.

ABD DARPA’sının finanse ettiği araştırmacılar, duygudurum bozukluklarıyla bağlantılı sinyalleri ve beyin ağlarının uyarılmasını incelemektedir. 2018’de sunulan çalışmalar, gelecekte geri bildirimli kapalı döngü sistemlerine adım olarak duygudurum çözümlemesini ve açık döngü uyarımını araştırdı. Bunlar, implantların 2017’de her hastayı doktor gözetimi olmadan otomatik olarak sağlıklı duruma döndürdüğünü göstermiyordu.

Başka araştırmalar protez uzuvların kontrolünü ve anormal sinir etkinliğinin değiştirilmesini ele almaktadır. Nörogeribildirim, belirli sinyalleri değiştirmeyi öğrenmek için gerçek zamanlı geri bildirim verebilir; sonuçlar uygulamaya bağlıdır. Beyinler arası iletişim de deneysel olarak araştırılmıştır, ancak bu genel ve kesintisiz düşünce aktarımı değildir.

Tedavi ihtiyacı olmayan kişilerde bilişsel yeteneklerin geliştirilmesi bir başka olası gelecek uygulamasıdır. Hedefli uyarım dikkat, hafıza veya öğrenmeyle bağlantılı bazı işlevleri etkileyebilir. Bu hâlâ bir araştırma yönüdür; yapay zekâ implantlarının genel olarak kanıtlanmış bir yeteneği değildir.

İnsan yeteneklerinin artırılması olasılığı, erişilebilirlik ve mahremiyetle ilgili etik sorular da doğurmaktadır.

Pew Research Center’ın 2022’de yayımlanan araştırmasına göre, Amerikalıların %78’i bilişsel yeteneklerini artıracak bir implant istemezken %20’si istiyordu. Soru, bütün tedavi kullanımlarını kapsamıyordu. Önceki bir araştırmada da yaklaşık üçte ikisi konsantrasyonu ve bilgi işlemeyi çok güçlendirecek bir çip istemiyordu. Her on kişiden altısı, kullanım yaygınlaşırsa çoğunluğun implant edinme baskısı hissedeceğini düşünüyordu.

Bilişsel geliştirmeyle ilgili bu sorularda %52, implantlar yaygınlaşırsa bilgisayar korsanlarının kişisel bilgilere sık sık erişeceğini düşünüyordu. Beyindeki istenmeyen değişimler ve cihaz arızaları da kaygı yaratıyordu. Ayrıca %83, tıbbi cihazlarla aynı gereklilikler yerine daha sıkı test standartları istiyordu.

Bu, teknolojinin olanakları ile bireylerin ve toplumun sağlığı, güvenliği ve temel değerlerinin korunması arasında denge kurma ihtiyacını göstermektedir.

En iyi on biyoteknoloji hissesinin listesi için buraya tıklayın.

Sonuç

Dil modelleri dâhil yapay zekâyı kullanan beyin-bilgisayar arayüzleri, sinir sinyallerinin işlenmesini iyileştirmektedir. Gösterimler, bazı felçli kişilerin iletişim kurmasına veya dış cihazları kontrol etmesine yardımcı olmuştur. Bu, sınırsız zihin okuma veya bütün hareket yetilerinin tamamen geri kazanılması değildir.

Teknoloji önemli olanaklar sunsa da güvenlik, mahremiyet ve etik sonuçlar dikkatle değerlendirilmelidir. Yarar ve riskleri belirlemek için kapsamlı araştırmalar, açık bilgilendirme ve sürekli takip gereklidir.

Yapay zekâ destekli beyin implantlarının pek çok olası uygulaması vardır ve etkileri önemli olabilir.

Yapay zekaya yatırım hakkında her şeyi öğrenmek için buraya tıklayın.