ค่อยๆ มีสิ่งใหม่ๆเข้ามาในชีวิต การพัฒนาเทคโนโลยีไม่หยุดนิ่ง และพรุ่งนี้อาจเป็นไปได้ว่าเมื่อวานเราไม่กล้าฝันถึง อินเทอร์เฟซของคอมพิวเตอร์ประสาท (NCI) ทำให้การเชื่อมต่อระหว่างสมองมนุษย์กับเทคโนโลยีเป็นจริง อันเป็นการโต้ตอบบางส่วน
NCI คืออะไร
NCI เป็นระบบแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างสมองของมนุษย์กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การแลกเปลี่ยนสามารถทำได้สองทางเมื่อแรงกระตุ้นไฟฟ้ามาจากอุปกรณ์ไปยังสมองและในทางกลับกันหรือทางเดียวเมื่อมีวัตถุเพียงชิ้นเดียวที่ได้รับข้อมูล ในแง่ที่ง่ายกว่า NCI คือสิ่งที่เรียกว่า "การจัดการพลังแห่งความคิด" การค้นพบที่สำคัญมากซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายด้านของชีวิต
NCI ทำงานอย่างไร
เซลล์ประสาทของสมองส่งข้อมูลให้กันและกันโดยใช้แรงกระตุ้นไฟฟ้า นี่เป็นเครือข่ายที่ซับซ้อนและซับซ้อนมาก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ยังวิเคราะห์ไม่ได้อย่างเต็มที่ แต่ด้วยความช่วยเหลือของ NCI ทำให้สามารถอ่านข้อมูลส่วนหนึ่งของแรงกระตุ้นของสมองและโอนไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ กลับกลายร่างได้แรงกระตุ้นในการดำเนินการ
ประวัติการเรียน กศน
เป็นที่น่าสังเกตว่าผลงานของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย IP Pavlov เกี่ยวกับปฏิกิริยาตอบสนองแบบมีเงื่อนไขได้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาอินเทอร์เฟซ NC นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการศึกษา NCI โดยงานของเขาเองเกี่ยวกับบทบาทการกำกับดูแลของเปลือกสมอง การวิจัยของ IP Pavlov เกิดขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ยี่สิบที่สถาบันเวชศาสตร์ทดลองในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ต่อมาแนวคิดของ Pavlov ในทิศทางของอินเทอร์เฟซ NC ได้รับการพัฒนาโดยนักสรีรวิทยาโซเวียต P. K. Anokhin และนักประสาทวิทยาของโซเวียตและรัสเซีย N. P. Bekhtereva การวิจัย NCI ทั่วโลกเริ่มต้นขึ้นในปี 1970 ในสหรัฐอเมริกาเท่านั้น ทำการทดลองกับลิง หนู และสัตว์อื่นๆ ในระหว่างการวิจัย นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานกับลิงทดลองพบว่าสมองบางส่วนมีหน้าที่ในการเคลื่อนไหวของแขนขา นับตั้งแต่การค้นพบครั้งนี้ ชะตากรรมที่ตามมาของ NCI ก็ถูกผนึกไว้
คลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG)
คลื่นไฟฟ้าสมองเป็นวิธีการอ่านคลื่นไฟฟ้าของสมองโดยการติดอิเล็กโทรดเข้ากับศีรษะของบุคคลโดยไม่รุกราน วิธีการที่ไม่รุกรานคือวิธีการที่อิเล็กโทรดติดอยู่ที่ศีรษะของบุคคลหรือสัตว์โดยไม่ต้องสอดเข้าไปในเยื่อหุ้มสมองโดยตรง วิธี EEG ปรากฏขึ้นเมื่อไม่นานนี้และมีส่วนสำคัญอย่างมากต่อการพัฒนาส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์ ปัจจุบันวิธี EEG ยังคงใช้อยู่เพราะราคาถูกและมีประสิทธิภาพ
ขั้นตอนของ NCI
ข้อมูลที่มาจากสมองมนุษย์ถูกประมวลผลอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในสี่ขั้นตอน:
- รับสัญญาณ
- การรักษาเบื้องต้น
- การตีความและการจัดประเภทของข้อมูล
- เอาต์พุตข้อมูล
สเตจแรก
ในระยะแรก อิเล็กโทรดจะถูกแทรกโดยตรงในเยื่อหุ้มสมอง (วิธีการบุกรุก) หรือแนบกับพื้นผิวของศีรษะ (วิธีไม่รุกราน) กระบวนการอ่านข้อมูลจากเซลล์สมองเริ่มต้นขึ้น อิเล็กโทรดรวบรวมข้อมูลจากแต่ละระบบของเซลล์ประสาทที่รับผิดชอบต่อการกระทำต่างๆ
การรักษาเบื้องต้น
ในขั้นตอนที่สองของส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์ สัญญาณที่ได้รับจะถูกประมวลผลล่วงหน้า อุปกรณ์จะแยกคุณลักษณะของสัญญาณเพื่อลดความซับซ้อนขององค์ประกอบข้อมูลที่ซับซ้อน กำจัดข้อมูลที่ไม่จำเป็นและเสียงที่รบกวนสัญญาณสมองที่ชัดเจน
ด่านที่สาม
ในขั้นตอนที่สามของอินเทอร์เฟซ NDT ข้อมูลจะถูกแปลจากแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าเป็นรหัสดิจิทัล มันหมายถึงการกระทำซึ่งเป็นสัญญาณที่สมองมอบให้ รหัสผลลัพธ์จะถูกจัดประเภท
เอาต์พุตข้อมูล
ข้อมูลออกในขั้นตอนที่สี่ ข้อมูลดิจิทัลจะส่งออกไปยังอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับสมองซึ่งดำเนินการตามคำสั่งทางจิตใจ
ประสาทเทียม
หนึ่งในส่วนหลักของการใช้ส่วนต่อประสานสมองคือยา อวัยวะเทียมถูกออกแบบมาเพื่อฟื้นฟูการเชื่อมต่อระหว่างสมองของมนุษย์กับการทำงานของอวัยวะต่าง ๆ เพื่อทดแทนอวัยวะที่เสียหายจากโรคหรือการบาดเจ็บด้วยการฟื้นฟูการทำงานของร่างกายที่แข็งแรงในภายหลังNCI สามารถดีเป็นพิเศษสำหรับผู้ที่เป็นอัมพาตหรือสูญเสียแขนขา ในการใช้อวัยวะเทียมประสาทจะใช้หลักการทำงานของส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์ พูดง่ายๆ ก็คือ บุคคลจะสวมแขนหรือขาเทียม ซึ่งการปลูกถ่ายแบบอิเล็กทรอนิกส์จะนำไปสู่พื้นที่ของสมองที่รับผิดชอบในการเคลื่อนไหวของแขนขานี้ Neuroprosthetics ผ่านการทดสอบหลายครั้ง แต่ความยากลำบากในการใช้งานเป็นจำนวนมากนั้นอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่า NCI ไม่สามารถอ่านสัญญาณสมองได้อย่างเต็มที่ และการควบคุมอวัยวะเทียมในชีวิตประจำวันนอกห้องปฏิบัติการนั้นทำได้ยาก ไม่กี่ปีที่ผ่านมา รัสเซียต้องการสร้างการผลิตประสาทเทียม แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่ได้ดำเนินการ
หูเทียม
หากแขนขาเทียมยังไม่ออกสู่ตลาดทั่วไป แสดงว่าประสาทหูเทียม (เทียมที่ช่วยฟื้นฟูการได้ยิน) ถูกใช้มาเป็นเวลานานแล้ว ในการรับ ผู้ป่วยจะต้องมีระดับการสูญเสียการได้ยินทางประสาทสัมผัสที่เด่นชัด (นั่นคือ การสูญเสียการได้ยินซึ่งความสามารถของเครื่องช่วยฟังในการรับและวิเคราะห์เสียงบกพร่อง) การฟื้นฟูการได้ยินด้วยประสาทหูเทียมจะใช้เมื่อเครื่องช่วยฟังทั่วไปไม่ได้ให้ผลลัพธ์ที่คาดหวัง รากฟันเทียมถูกฝังเข้าไปในอุปกรณ์หูและส่วนที่อยู่ติดกันของศีรษะอันเป็นผลมาจากการผ่าตัด เช่นเดียวกับส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับเครื่องจักรอื่น ๆ ประสาทหูเทียมต้องพอดีกับผู้สวมใส่อย่างสมบูรณ์ หากต้องการเรียนรู้วิธีใช้และเริ่มรับรู้การใส่หูเทียมเป็นหูใหม่ ผู้ป่วยจำเป็นต้องได้รับการฟื้นฟูเป็นเวลานาน
อนาคตของ NCI
ล่าสุด คุณสามารถได้ยินและอ่านเกี่ยวกับปัญญาประดิษฐ์ได้ทุกที่ ซึ่งหมายความว่าความฝันของใครหลายๆ คนกำลังจะกลายเป็นจริง ในไม่ช้าสมองของเราจะเข้าสู่ความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับเทคโนโลยี ไม่ต้องสงสัยเลยว่านี่จะเป็นยุคใหม่ในการพัฒนามนุษยชาติ ระดับใหม่ของความรู้และโอกาส ต้องขอบคุณอินเทอร์เฟซระหว่างสมองและคอมพิวเตอร์ การค้นพบใหม่และสำคัญจำนวนมากจะปรากฏในหลายพื้นที่ของวิทยาศาสตร์ นอกจากจะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์แล้ว NCI ยังสามารถเชื่อมต่อผู้ใช้กับอุปกรณ์เสมือนจริงได้อีกด้วย เช่น เมาส์คอมพิวเตอร์เสมือน คีย์บอร์ด ตัวละครในเกมเสมือนจริง เป็นต้น
การจัดการโดยไม่ต้องใช้มือ
งานหลักของส่วนต่อประสานประสาทคอมพิวเตอร์คือการค้นหาความเป็นไปได้ในการควบคุมอุปกรณ์โดยไม่ต้องใช้กล้ามเนื้อ การค้นพบในพื้นที่นี้จะทำให้ผู้ที่เป็นอัมพาตมีโอกาสมากขึ้นในการเคลื่อนไหว การขับรถ และอุปกรณ์ต่างๆ ตอนนี้ NCI ได้รวมสมองของมนุษย์และปัญญาประดิษฐ์ของคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันอย่างลงตัว สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยการศึกษาหลักการของสมองมนุษย์อย่างลึกซึ้ง มันอยู่บนพื้นฐานของพวกเขาที่รวบรวมโปรแกรมที่ NCI และปัญญาประดิษฐ์ทำงาน
NTI ในวิทยาการหุ่นยนต์
เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์พบว่าบางส่วนของสมองมีส่วนรับผิดชอบต่อการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ พวกเขาจึงมีความคิดในทันทีว่าสมองของมนุษย์ไม่เพียงแต่สามารถควบคุมร่างกายของตัวเองได้เท่านั้น แต่ยังควบคุมเครื่องจักรที่มีรูปร่างเหมือนมนุษย์อีกด้วย ขณะนี้มีการสร้างเครื่องจักรหุ่นยนต์หลายเครื่อง รวมทั้งพวกมนุษย์ นักวิทยาการหุ่นยนต์มุ่งมั่นในการทำงานของมนุษย์เลียนแบบพฤติกรรมของคนจริง แต่จนถึงตอนนี้ การเขียนโปรแกรมและปัญญาประดิษฐ์รับมือกับงานนี้แย่กว่า NCI เล็กน้อย เมื่อใช้อินเทอร์เฟซ NC คุณสามารถควบคุมแขนขาหุ่นยนต์ได้จากระยะไกล ตัวอย่างเช่น ในสถานที่ที่มนุษย์เข้าถึงไม่ได้ หรือในงานที่ต้องการความแม่นยำของจิวเวลรี่
NCI สำหรับอัมพาต
สิ่งที่ต้องการมากที่สุดคือส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์ในการแพทย์ การควบคุมแขนเทียม ขา การควบคุมรถเข็นด้วยความคิด การจัดการข้อมูลในสมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์โดยไม่ต้องใช้มือ ฯลฯ หากนวัตกรรมเหล่านี้แพร่หลาย มาตรฐานการครองชีพของผู้คนที่มีความสามารถในการเคลื่อนไหวจำกัดในปัจจุบันจะดีขึ้น สมองจะส่งคำสั่งไปยังอุปกรณ์ต่างๆ ทันที โดยจะเลี่ยงผ่านร่างกาย ซึ่งจะช่วยให้ผู้ทุพพลภาพปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อมได้ดีขึ้น แต่เมื่อลองใช้ประสาทเทียม ผู้เชี่ยวชาญต้องเผชิญกับปัญหาบางอย่างที่พวกเขาไม่สามารถหาวิธีแก้ไขได้จนถึงทุกวันนี้
ข้อดีและข้อเสียของส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์
ถึงแม้จะมีข้อดีหลายประการในการใช้อินเทอร์เฟซ NC แต่ก็มีข้อเสียในการใช้งานเช่นกัน ข้อได้เปรียบในการพัฒนา NCI ในการแพทย์คือความจริงที่ว่าสมองของมนุษย์ (โดยเฉพาะเยื่อหุ้มสมอง) ปรับตัวได้ดีมากต่อการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากความเป็นไปได้ของอินเทอร์เฟซ NCI นั้นแทบจะไร้ขีดจำกัด คำถามนี้อยู่เบื้องหลังการพัฒนาและค้นพบเทคโนโลยีใหม่เท่านั้น แต่มีปัญหาบางอย่างที่นี่
เนื้อเยื่อร่างกายกับอุปกรณ์ไม่เข้ากัน
ก่อนอื่นถ้าคุณป้อนการปลูกถ่ายด้วยวิธีรุกราน (ภายในเนื้อเยื่อ) เป็นการยากมากที่จะเข้ากันได้อย่างเต็มที่กับเนื้อเยื่อของผู้ป่วย วัสดุและเส้นใยเหล่านั้นที่ต้องฝังเข้าไปในเนื้อเยื่ออินทรีย์อย่างสมบูรณ์นั้นถูกสร้างขึ้นเท่านั้น
เทคนิคที่ไม่สมบูรณ์เมื่อเทียบกับสมอง
อย่างที่สอง อิเล็กโทรดยังง่ายกว่าเซลล์ประสาทสมองมาก พวกเขายังไม่สามารถส่งและรับข้อมูลทั้งหมดที่เซลล์ประสาทของสมองสามารถจัดการได้อย่างง่ายดาย ดังนั้นการเคลื่อนไหวของแขนขาของคนที่มีสุขภาพดีจึงเร็วกว่าและแม่นยำกว่าการเคลื่อนไหวของประสาทเทียมมากและหูที่แข็งแรงจะรับรู้เสียงได้ชัดเจนและถูกต้องมากกว่าหูที่มีประสาทหูเทียม หากสมองของเรารู้ว่าจะกรองข้อมูลใดและสิ่งใดที่ต้องพิจารณาเป็นข้อมูลหลัก ในอุปกรณ์ที่มีปัญญาประดิษฐ์จะทำโดยอัลกอริทึมที่มนุษย์สร้างขึ้น จนกว่าพวกเขาจะสามารถจำลองอัลกอริธึมที่ซับซ้อนของสมองมนุษย์ได้
มีตัวแปรมากเกินไปที่จะควบคุม
ในอนาคตอันใกล้นี้ สถาบันวิทยาศาสตร์บางแห่งกำลังวางแผนที่จะไม่สร้างอวัยวะเทียมที่แยกจากกันของขาหรือแขน แต่เป็นโครงกระดูกภายนอกทั้งหมดสำหรับผู้พิการทางสมอง ด้วยรูปแบบของอวัยวะเทียมนี้ โครงกระดูกภายนอกจะต้องได้รับข้อมูลไม่เพียงแค่จากสมองเท่านั้น แต่ยังมาจากไขสันหลังอีกด้วย ด้วยอุปกรณ์ดังกล่าวที่เชื่อมต่อกับปลายประสาทที่สำคัญทั้งหมดของร่างกายบุคคลสามารถเรียกได้ว่าเป็นหุ่นยนต์ตัวจริง การสวมโครงกระดูกภายนอกจะช่วยให้ผู้ที่เป็นอัมพาตโดยสมบูรณ์สามารถฟื้นความสามารถในการเคลื่อนไหวได้ แต่ปัญหาคือการดำเนินการตามการเคลื่อนไหวไม่ใช่ทั้งหมดที่จำเป็นจาก NCI โครงกระดูกภายนอกต้องคำนึงถึงความสมดุล การประสานงานของการเคลื่อนไหว การปฐมนิเทศในอวกาศด้วย ในขณะที่งานของการนำคำสั่งเหล่านี้ไปใช้งานพร้อมกันเป็นเรื่องยาก
คนกลัวสิ่งใหม่
วิธีการวางรากฟันเทียมแบบไม่รุกรานนั้นมีประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการ แต่ในชีวิตปกติวิธีนี้ไม่น่าจะเป็นไปตามความคาดหวังที่กำหนดไว้ การติดต่อกับการเชื่อมต่อดังกล่าวมีสัญญาณอ่อนใช้สำหรับอ่านสัญญาณเป็นหลัก ดังนั้นในทางการแพทย์และใน neuroprosthetics ตามกฎแล้วพวกเขาจึงใช้วิธีการผ่าตัดในการแนะนำอิเล็กโทรดเข้าสู่ร่างกาย แต่มีเพียงไม่กี่คนที่เห็นด้วยที่จะรวมร่างกายกับเทคนิคที่ไม่รู้จัก เมื่อได้ยินเกี่ยวกับเทอร์มิเนเตอร์และไซบอร์กจากภาพยนตร์ฮอลลีวูด ผู้คนต่างกลัวความก้าวหน้าและนวัตกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพวกเขาเกี่ยวข้องกับบุคคลโดยตรง
