İnsan yeteneklerini geliştirme: Anthrobotlar, organik transistörler ve beyin implantlarına 2023 bakışı

Teknolojik yenilik sağlık, yardımcı cihazlar ve insan yeteneklerini geliştirme konusunda yeni olanaklar sunuyor. Bu yazı 2023’teki araştırma ve deneylerin tarihsel bir görünümünü verir. Özgün metinde aktarılan insan yeteneklerini geliştirme pazarı tahmini, 2022’de yaklaşık 143 milyar dolardan 2030’da 645,9 milyar dolara büyüme öngörüyordu. Bu eski bir piyasa tahminidir; gerçekleşmiş büyüklük veya güncel tahmin değildir.

Daha iyi fiziksel ve bilişsel yetenekler yalnızca bilimkurgu konusu değildir. Araştırma ve yatırımlar yararlı cihazlar ve prototipler ortaya çıkarmıştır. Bununla birlikte laboratuvar bulguları, klinik deneyler ve rutin tedavi farklı aşamalardır.

O halde, bugün bu konunun ne olduğunu ve bu alanda hangi deneylerin ve yeniliklerin gerçekleştiğini inceleyelim!

İnsan yeteneklerinin geliştirilmesi nedir?

İnsan yeteneklerini geliştirme, bedenin işlevlerini veya üretkenliğini artırmayı ya da kaybedilen işlevleri geri kazandırmayı amaçlar. Bazen Human 2.0 olarak adlandırılır. Dış araçlarla veya vücuda entegre edilen sistemlerle zihinsel ve fiziksel faaliyetlere destek sağlanabilir.

Akıllı saat gibi giyilebilir ve akıllı telefon gibi elde kullanılan cihazlar iletişim ve bilgiye erişim yeteneğimizi artırır. Gözlük, mikroskop ve hassas mikrofonlar da doğal kapasitemizi genişleten dış araçlardır.

Bu geniş alanda ticari ürünlerden erken araştırmalara kadar farklı olgunluk düzeylerinde teknolojiler bulunur:

• Gen tedavisi
• Beyin‑bilgisayar arayüzleri (BCI)
• Beyin implantları
• 3D biyoyazdırma
• Organik transistörler
• Robotlar
• Sanal ajanlar
• Artırılmış gerçeklik (AR)
• Siber donanım

Yapay zekâ da bu gelişmelere katkıda bulunur. Protezler ve yardımcı robotlarda kullanım artarken, tamamen AI kontrollü siborg gibi kavramlar mevcut pratik cihazlarla aynı düzeyde kullanıma hazır değildir.

Şimdi, bu endüstride neler olup bittiğine ve farklı yeniliklerin insan yeteneklerini nasıl ileri taşıdığına daha derinlemesine bir bakış atalım.

İnsan yeteneklerini destekleyen teknolojiler

Bilim ve teknoloji beden işlevlerini destekleyen veya iyileştiren çeşitli araçlar geliştirmiştir. Aşağıdaki örneklerin olgunluk düzeyi ve kullanım sınırları birbirinden farklıdır.

Giyilebilir Teknolojiler

Giyilebilir etkileşimli cihazlar fiziksel faaliyetler ile dijital hizmetler arasında bağlantı kurar. Sensörler hareket veya sağlıkla ilgili veri sağlayabilir ve bağlı cihazlarla etkileşimi kolaylaştırabilir. Verinin yararı sensöre, yazılıma ve gerçek kullanım koşullarına bağlıdır.

Dış iskeletler inşaat ve üretim gibi işlerde fiziksel destek, fizyoterapide ise rehabilitasyon amacıyla kullanılır. ABI Research’ün Aralık 2015 tarihli eski tahmini, 2025 için yaklaşık 1,8–1,9 milyar dolarlık pazar öngörüyordu. Bu, gerçekleşen 2025 satışları veya 2023’te yapılmış yeni bir tahmin değildir.

Akıllı gözlükler de bu alanın bir parçasıdır. Meta’nın 2023 Ray-Ban ürünleri fotoğraf, video, müzik ve arama özellikleri sunuyordu. Akıllı gözlük, AR ekranı ve VR başlığı farklı ürün sınıflarıdır. Netflix (NFLX ) ve AccuWeather gibi uygulamaların kullanılabilirliği belirli cihaza ve platforma bağlıdır; her akıllı gözlükte çalıştıkları sonucu çıkarılamaz. Kamera bulunması doğrudan beyin bağlantısı anlamına gelmez. Ekran ve navigasyon gibi özellikler de modele göre değişir.

Timekettle gibi cihazlar konuşma çevirisine yardımcı olabilir; kullanıcıyı bir anda çok dil bilen biri yapmaz. İşaret dilini sese dönüştüren sensörler ve uygulamalar da araştırılmaktadır; başarıları dile, bağlama ve eğitime bağlıdır.

Yatırım yapılabilecek en iyi giyilebilir sağlık takibi şirketlerinin listesi için tıklayın.

Organik Transistörler 

Organik transistörler, biyouyumlu, esnek ve geniş işlem yetenekleri sayesinde biyosensör uygulamaları için umut vaat eden adaylar olarak öne çıkıyor. Bu cihazlar, aktif katmanlar ile hedef analitler arasındaki etkileşime dayanır. 

Şu ana kadar organik transistör tabanlı biyosensörlerin geliştirilmesi zorlu bir süreçti; ancak son başarılar bu engelleri aşmamıza yardımcı olmaya başladı. Kullanılan temel stratejiler arasında moleküler tasarım, organik yarı iletkenlerin ve biyolojik reseptörlerin montajı ve Debye ekranlama etkisinin bastırılması yer alıyor.

Bazı tasarımlarda dikey kanal kullanılarak hız ve entegrasyon geliştirilir. Organik elektrokimyasal transistörlerde (OECT) elektrolit iyonları polimerin iletkenliğini düzenler. Pozitif yük taşıyıcıları deliklerdir; elektronlar pozitif değil negatiftir.

Tufts Üniversitesi Silklab araştırmacılarının geliştirdiği mikro ölçekli hibrit silikon-ipek transistörler biyolojik koşullara ve çevreye yanıt verebilir. Yalıtkan olarak kullanılan ipek fibroini yüzeye hassas biçimde yerleştirilebilir ve başka moleküllerle değiştirilebilir. İlk nefes sensörü nem değişimini ölçüyordu. Kalp-akciğer hastalıkları veya uyku apnesi için tanısal kullanımlar ileri değişiklik ve doğrulama gerektiren olasılıklardı, kanıtlanmış klinik yetenekler değildi.

Temmuz 2023’te Columbia Engineering araştırmacıları da esnek organik biyoelektronik devreler geliştirdi. İnsan saçından yaklaşık yüz kat küçük tanımı bütün implanta değil mikro transistör mimarisine ilişkindir. vIGT tabanlı devreler serbest hareket eden kemirgenlerde beyin sinyallerini kaydetti ve iletti. Gücü dışarıdan uygulanan alternatif akımdan kablosuz olarak alıyordu; kendiliğinden enerji üretmiyordu.

Anthrobotlar

Anthrobotlar insan biçimli robotlar değil, yetişkin insanın soluk borusu hücrelerinden kendiliğinden oluşan küçük biyolojik yapılardır. Kasım 2023 araştırmasında genetik değişiklik yapılmadan üretilen yaklaşık 30–500 mikrometrelik yapılar laboratuvar kabında hareket ederek çizilmiş nöron tabakasındaki büyümeyi destekledi. Bu, insan hastalarda kanıtlanmış bir tedavi değildi.

Bu çalışma, araştırmacıların daha önce bildirdiği kurbağa embriyosu hücrelerinden üretilen Xenobot araştırmalarını izliyordu. Xenobotlar insan Anthrobotlarından farklıdır. Bazı deneylerde geçitlerden ilerleme, malzeme toplama, bilgi kaydetme, hasardan toparlanma ve sınırlı koşullarda birkaç döngü boyunca çoğalma gösterildi. Anthrobotlar ise üremez. Bu sistemler hücrelerin doku ve organ oluşturma kurallarını ve olası rejeneratif tedavileri anlamaya yardımcı olabilir.

Nano ölçekli robotlar ve küçük cihazlar hedefli etkileşim ve ilaç taşımaya yönelik araştırma araçlarıdır. Bağışıklığı genel olarak artırmak için vücuda yerleştirilen nanobotları yerleşik bir tedavi gibi sunmak doğru değildir.

Protezler 

Protezler kaybedilen veya etkilenen işlevlere destek olabilir. Bazıları doğal uzvun birçok hareketini taklit eder, ancak her işlevi ve duyuyu bütünüyle geri getirmez. Kişiye uygun tasarım günlük ve beceri gerektiren faaliyetlere yardımcı olabilir.

Örnekler, titremesi veya hareket kısıtlılığı olan kişiler için Liftware gibi yardımcı yemek gereçleri ve parmak kaybı sonrasında kullanılan protezlerdir. Naked Prosthetics kişiye özel parmak ve el işlevini destekleyen protez cihazlar üretir. Yardımcı yemek gereci ile eksik uzvun yerini alan protez aynı araç türü değildir.

Teknolojik ilerleme, bu protezlerin üretimini de kolaylaştırıyor. Bu alanda 3D baskı, tasarım sürecini tamamen dijital bir iş akışına dönüştürerek devrim yaratıyor. Bu süreç, bir uzvun 3D taramasının dijital bir tarayıcıyla alınmasını, ardından CAD yazılımı kullanılarak kişiselleştirilmiş bir tasarım profili oluşturulmasını ve bu profilin sorunsuz bir şekilde 3D yazıcıya aktarılarak özelleştirilmiş protez kılıflarının üretilmesini içerir.

Beyin İmplantları 

Neuralink, Mayıs 2023’te ilk insan araştırması için FDA izni aldığını, Eylül 2023’te katılımcı toplamaya başladığını açıkladı. Bu genel ticari onay değildi; ilk implant Ocak 2024’te yapıldı. Kernel girişimsel olmayan beyin ölçümü üzerinde çalışmaktadır. Girişimsel olmayan BCI geliştiren NextMind ise Mart 2022’de Snap tarafından satın alınmıştı.

Beyin implantları farklı amaçlara hizmet eder. Bazı derin beyin uyarım cihazları belirli Parkinson hastaları veya diğer endikasyonlar için onaylıdır; bilgisayar kontrolü sağlayan BCI ve başka uygulamalar araştırma aşamasında olabilir. Nöromodülasyon, protez kontrolü ve beyin aktivitesi takibi tek bir tedavinin mevcut bütün yetenekleri değildir.

Uyku ve hafıza için hedefli uyarım ve nörogeribildirim araştırılmaktadır. Sağlıklı kişilerin genel hafızasını veya bilgi depolama kapasitesini artıran beyin çipleri uzak hedeflerdir; herkes için kanıtlanmış ve kullanılabilir özellikler değildir.

Beyin implantları hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın.

Biyoyazdırma

Biyoyazdırma, hücreler ve biyomalzemelerle üç boyutlu doku benzeri yapılar oluşturmayı kapsar. TissueLabs gibi şirketler araştırma cihazları ve biyofabrikasyon platformları geliştirir; rutin biçimde nakledilebilir bütün organ üretimi ayrı bir güçlüktür. Teksas’ta 2022’de bir klinik araştırma kapsamında hastanın hücrelerinden biyoyazdırılmış kulak kıkırdağı yapısı implante edildi. Bu, kulağın bütün işlevlerinin basılması veya rutin organ nakli onayı anlamına gelmez.

Biyomürekkep, ekstrüzyon, lazer destekli ve ışıkla çalışan stereolitografik yöntemler doku yapıları ve deneysel biyoyapay organların geliştirilmesinde kullanılır.

Altos Labs ve Calico yaşlanma biyolojisini araştırır. Altos hücresel gençleştirme ve yeniden programlamaya odaklanır. İndüklenmiş pluripotent kök hücrelerle ilişkili araştırma, tamamlanmış ve onaylı gençleştirme tedavisiyle aynı şey değildir.

En iyi 3D biyoyazdırma hisseleri listesi için buraya tıklayın.

Yapay Zeka

AI iletişim, finans, sağlık ve diğer alanlarda analiz ve görevlere yardımcı olur. Google DeepMind’ın AlphaFold sistemi proteinlerin üç boyutlu yapılarını tahmin eder. Bu, biyoloji ve ilaç araştırmasına yön verebilir; tahmin tek başına kanıtlanmış tedavi değildir.

Sinir sinyallerini analiz eden ve bunlara göre uyarım sağlayan sistemler epilepsi ve Parkinson gibi alanlarda araştırılır ve kullanılır. Her kapalı döngü implantı gelişmiş AI ile eşitlememek gerekir. Sağlıklı kişilerin genel bilişsel yeteneklerini artırma hedefi, hastalığa özgü amaçlardan ayrıdır.

AI asistanları davranış ve tercihlere göre kullanıcı adına basit veya karmaşık işlerde yardımcı olabilir. Yaşlılar ve engelli kişiler için bilgi, iletişim ve yardımcı cihaz kontrolü gibi uygulamalar mümkündür; yetenekler sisteme bağlıdır.

Cerrahi robotlar görüntüleme ve başka sensörlerle cerraha bilgi ve hassas alet kontrolü sağlayabilir. AI entegrasyonu da geliştirilmektedir. Cerrahiye yardım, her ameliyatın kanıtlanmış biçimde otonom yapılabildiği anlamına gelmez.

Yapay zekaya yatırım hakkında tüm bilgileri öğrenmek için buraya tıklayın.

İnsan yeteneklerini destekleyen kurum ve şirketler

Büyük şirketlerin yanında küçük işletmeler, girişimler ve akademik ekipler de bu alanda çalışır. 2023 bağlamındaki bazı örnekler şunlardır:

1. BrainGate

BrainGate’in klinik araştırmaları üniversite ve hastanelerden oluşan akademik bir konsorsiyum tarafından yürütülür. Beyne yerleştirilen mikroelektrotlarla felçli katılımcıların bilgisayar ve yardımcı cihaz kontrolü araştırılır. Ekip 2021’de yüksek bant genişlikli kablosuz vericinin insanda kullanımını gösterdi. 2023 BrainGate2 konuşma çalışmasında ALS’li bir katılımcının konuşma girişimleri dakikada 62 kelimeyle çözümlendi. Dakikada yaklaşık 160 kelime doğal konuşmanın karşılaştırma ölçütüydü, elde edilen hız değildi.

2. Synchron

Synchron’un Stentrode sistemi, ağır felçli kişilerin iletişim ve dijital cihaz kontrolü için araştırılan damar içi BCI’dir. Açık beyin ameliyatını gerektirmez, ancak damar yoluyla yerleştirme hâlâ girişimsel tıbbi işlemdir. Şirket kendi ilk insan implantını Avustralya’da 2019’da, ilk ABD implantını Temmuz 2022’de yaptı. Bu, tarihteki ilk insan BCI implantı değildi. NIH gibi kurumlardan araştırma hibeleri, Savunma Bakanlığı veya DARPA’nın hisse yatırımıyla karıştırılmamalıdır.

3. Emotiv

ABD merkezli nöroteknoloji ve biyoinformatik şirketi Emotiv, giyilebilir EEG başlıkları ve beyin verisi analiz araçları geliştirir. Araştırma ve insan-bilgisayar etkileşimi uygulamaları vardır. Kurucu ortak ve CEO Tan Le, davranış ve bilişsel performans analizinin kişiselleştirilmiş ürünlerde kullanılabileceğini belirtmiştir. Bu veriler için onam ve gizlilik önemlidir.

Özgün 2023 görünümünde diğer adlar arasında Google, Raytheon, Apple (AAPL ), Microsoft (MSFT ), Meta, Samsung Electronics, Neurable, Vuzix Corporation (VUZI ), Blackrock Neurotech, Ekso Bionics, Magic Leap, B-Temia, Kernel, MindMaze, ReWalk Robotics ve Second Sight Medical bulunuyordu. Bu tarihsel bir listedir; isimler ve şirket yapıları sonradan değişebilir.

Sonuç

İnsan yeteneklerini destekleyen teknolojiler yararlı olanaklar sunarken etik ve pratik sorunlar da yaratır. Haksız rekabet, yüksek maliyet, erişim, mahremiyet, güvenilirlik, güvenlik ve AI’ya bağımlılık bunlar arasındadır.

İnsanlar doğal yeteneklerini geliştirmeye uzun süredir çalışıyor. Bu alanı değerlendirirken mevcut yardımcı cihazlar, erken araştırmalar ve uzak gelecek kavramlarını ayırmak gerekir. Yaygın kullanım için yenilik, sağlam kanıt ve kullanıcı güvenliği arasında denge kurulmalıdır.