Η εξέλιξη στα BCIs και ηθικά ζητήματα

Οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BCIs) εισέρχονται σε μια νέα εποχή στην οποία, με τη βοήθεια της αποκωδικοποίησης μέσω τεχνητής νοημοσύνης, μπορούν να ανιχνεύσουν όχι μόνο τις προθέσεις των ανθρώπων αλλά και την εγκεφαλική δραστηριότητα που συμβαίνει πριν κάποιος συνειδητοποιήσει ότι κάνει μια επιλογή ή ένα λάθος (και μάλιστα η συσκευή να ενεργήσει σωστά για αυτόν, δέκατα του δευτερολέπτου πριν αυτός συνειδητοποιήσει ότι έκανε ένα βιαστικό λάθος). Αυτό, έχει πλεονεκτήματα αλλά εγείρει και σοβαρά ηθικά ζητήματα. 

 

Οι πρώτοι εθελοντές που χρησιμοποίησαν BCIs, όπως η Nancy Smith η οποία είχε μείνει παράλυτη από τον λαιμό και κάτω μετά από αυτοκινητιστικό ατύχημα, έδειξαν ότι τα εγκεφαλικά εμφυτεύματα μπορούν να μεταφράσουν φανταστικές κινήσεις σε ενέργειες όπως η πληκτρολόγηση ή το παίξιμο μουσικής. Τα νεότερα συστήματα «διπλού εμφυτεύματος» ξεπερνούν τον κινητικό φλοιό και καταγράφουν ηλεκτρικά σήματα από περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στον σχεδιασμό, τη συλλογιστική και τον εσωτερικό διάλογο, προσφέροντας πλουσιότερες πληροφορίες και καλύτερο έλεγχο των προσθετικών συσκευών. Αλλά καθώς τα BCIs αποκωδικοποιούν περισσότερα από αυτές τις εσωτερικές σκέψεις ενός ατόμου, ανακύπτουν ερωτήματα και ανησυχία σχετικά με την ιδιωτικότητα, την αυτονομία και την ψυχική ελευθερία.

 

Ταυτόχρονα, οι εμπορικές συσκευές νευροτεχνολογίας, όπως τα ακουστικά με δυνατότητα ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος (EEG) για τη λήψη και ανάλυση εγκεφαλικών σημάτων, έχει επεκταθεί ραγδαία με τη βοήθεια της Τεχνητής Νοημοσύνης. Αυτά τα εργαλεία μπορούν να ερμηνεύσουν νοητικές καταστάσεις όπως η εστίαση, το άγχος ή ο φόβος, και θα μπορούσαν ενδεχομένως να συμπεράνουν βαθύτερες αντιδράσεις ή προτιμήσεις. Σε αντίθεση με τα ιατρικά εμφυτεύματα, ωστόσο, οι συσκευές του εμπορίου δεν υπόκεινται ακόμη σε σοβαρούς ελέγχους, και οι αντίστοιχες εταιρείες συχνά κατέχουν και μπορούν να πουλήσουν τα νευρωνικά δεδομένα των χρηστών σε τρίτους. Οι ειδικοί σε θέματα ηθικής, προειδοποιούν ότι ο συνδυασμός δεδομένων εγκεφάλου με άλλες ψηφιακές πληροφορίες θα μπορούσε να επιδεινώσει τα υπάρχοντα προβλήματα απορρήτου και να επιτρέψει την χειραγώγηση ή τις διακρίσεις.

 

Οι προγραμματιστές και οι ερευνητές αναμένουν ότι τα BCIs θα χρησιμοποιηθούν σύντομα για την αποκατάσταση της ομιλίας, τη θεραπεία ψυχιατρικών παθήσεων και την ενίσχυση της επικοινωνίας μέσω συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης. Ωστόσο, καθώς τα BCIs αποκτούν την ικανότητα να διορθώνουν αυτόματα τα σφάλματα των χρηστών ή ακόμα και να προβλέπουν επιλογές πριν από τη συνειδητή επίγνωση, τα όρια μεταξύ της ανθρώπινης δράσης και της μηχανικής βοήθειας γίνονται όλο και πιο δυσδιάκριτα. Οι ειδικοί υποστηρίζουν ότι θα πρέπει να δημιουργηθεί ένα ρυθμιστικό πλαίσιο με κανόνες που θα υπερβαίνουν την προστασία των ακατέργαστων δεδομένων και θα διασφαλίζουν ότι τα BCIs που υποστηρίζονται από την τεχνητή νοημοσύνη θα ενεργούν σύμφωνα με τα συμφέροντα των χρηστών, διατηρώντας την ψυχική αυτονομία και εμποδίζοντας την τεχνολογία να διαμορφώνει διακριτικά τις σκέψεις ή την ταυτότητα ενός ατόμου.

 

Άρθρο Nature: https://www.nature.com/articles/d41586-025-03714-0

 

Περισσότερα για την τεχνητή νοημοσύνη και υπερνοημοσύνη, το μέλλον της Ιατρικής, αλλά και τις ευρύτερες εξελίξεις στην Επιστήμη και την Τεχνολογία τόσο στο άμεσο αλλά και στο βαθύ μέλλον, θα βρείτε στον συναρπαστικό τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), που μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Καταγραφή νευρωνικής δραστηριότητας ποντικών

Σε αυτό το βίντεο, βλέπουμε τη διαρκή πυροδότηση νευρώνων, όπως καταγράφηκε σε εγκέφαλο ποντικού, σε μια πρωτοποριακή έρευνα, η οποία δημοσιεύτηκε στις 19/5 στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό Nature. Μοιάζει με τα άστρα που «τρεμοπαίζουν» στον νυχτερινό ουρανό. Γιατί όμως αυτή η έρευνα είναι τόσο σημαντική;

 

Στη συγκεκριμένη έρευνα, καταγραφήκε η νευρωνική δραστηριότητα χιλιάδων νευρώνων ταυτόχρονα, από 8 διαφορετικές περιοχές εγκεφάλων ποντικών για αρκετές μέρες. Τα ποντίκια εκτελούσαν ασκήσεις οπτικής αναγνώρισης μοτίβων και δράσης ανάλογα με τα μοτίβα που έβλεπαν. Τα ποντίκια είχαν τροποποιηθεί γενετικά για να εκφράζουν μια φθορίζουσα πρωτεΐνη σε μια συγκεκριμένη κατηγορία νευρώνων του εγκεφαλικού φλοιού, έτσι ώστε όταν ένας νευρώνας πυροδοτείται, να λάμπει πιο έντονα, επιτρέποντας στους ερευνητές να απεικονίσουν τη δραστηριότητά του (βλέπε βίντεο της ανάρτησης).

 

Αυτό που προκύπτει, είναι μια λεπτομερής εικόνα του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος επεξεργάζεται οπτικά ερεθίσματα. Από την αντίληψη έως τη διάκριση/αναγνώριση και τη συμπεριφορική απόκριση. Ένας πλούτος πληροφοριών που θα επηρεάσει τεχνολογίες όπως οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BMIs ή BCIs) και η μηχανική όραση (machine vision). Επίσης, αυτή είναι η πρώτη έρευνα στην οποία έχει καταγραφεί η νευρωνική δραστηριότητα σε ολόκληρο τον οπτικό φλοιό σε ανάλυση κυττάρου (ή σε κυτταρικό επίπεδο, όπως λέγεται). 

 

Στα πρώτα 0.2 δευτερόλεπτα, από τη στιγμή που ο ποντικός βλέπει ένα μοτίβο, διαπιστώθηκε ότι πολλοί εγκεφαλικοί νευρώνες ενεργοποιούνται ταυτόχρονα για το ίδιο πράγμα. Αυτό αποτελεί μεν «πλεονασμό», όμως βοηθά στην αρχική αναγνώριση ενός αντικειμένου. Όταν εμείς βλέπουμε ένα αντικείμενο, π.χ. ένα βιβλίο, θα χρειαστούμε λίγο χρόνο για να διαπιστώσουμε αν είναι δικό μας, αν το έχουμε διαβάσει ή άλλες λεπτομέρειες για αυτό, όμως σχεδόν «αυτόματα», ο εγκέφαλός μας θα αναγνωρίσει ότι πρόκειται για βιβλίο και όχι για κάτι άλλο. 

 

Σε 0.5 δευτερόλεπτα, οι ερευνητές πλέον μπορούσαν να καταλάβουν, μόνο μέσω των εγκεφαλικών καταγραφών, τι έβλεπε ο ποντικός. Σε αυτό βοηθά και ο ρόλος του λεγόμενου «νευρωνικού θορύβου». Ο «νευρωνικός θόρυβος» αναφέρεται σε, φαινομενικά τυχαίες διακυμάνσεις, στην ηλεκτρική δραστηριότητα εντός των νευρωνικών δικτύων του εγκεφάλου. Αυτές οι διακυμάνσεις δεν σχετίζονται με την κωδικοποίηση μιας απόκρισης σε εσωτερικά ή εξωτερικά ερεθίσματα. Ωστόσο, ο «νευρωνικός θόρυβος», έχει μοτίβα. Δεν είναι τυχαίος. Υπάρχει συσχέτιση στις διακυμάνσεις της πυροδότησης ανάμεσα σε ζευγάρια νευρώνων από μέρα σε μέρα και αυτό που διαπιστώθηκε είναι ότι, όταν το μοντέλο λάμβανε αυτόν τον «θόρυβο» υπόψη, ήταν πολύ αποτελεσματικότερο και ακριβές. 

 

Ωστόσο, τα σημαντικά ευρήματα της έρευνας δεν σταματούν εκεί. Στο 1 δευτερόλεπτο, οι ερευνητές μπορούσαν να προβλέψουν πλέον τι θα κάνει ο ποντικός (ως αντίδραση σε αυτό που είδε), από την εγκεφαλική του δραστηριότητα. Ο οπτικός φλοιός λαμβάνει την πληροφορία και τη «μοιράζεται» με τις υπόλοιπες περιοχές του εγκεφάλου. Αυτές «συναποφασίζουν» για το τι θα γίνει και στη συνέχεια «κοινοποιούν» την απόφαση σε όλες τις περιοχές του εγκεφάλου (και στον οπτικό φλοιό, κάτι που δεν ήταν προφανές ή αναμενόμενο για αρκετούς). Αυτό το τελευταίο εύρημα, υποστηρίζει ότι ο οπτικός φλοιός δραστηριοποιείται περισσότερο και δεν συνεισφέρει/ενεργοποιείται αποκλειστικά και μόνο στην όραση.

 

Τα παραπάνω, θα μπορούσαν να επιλύσουν προβλήματα και τεχνικές δυσκολίες σε ασθενείς που χρησιμοποιούν BCIs (μέσω της συμπερίληψης του νευρωνικού θορύβου) προσφέροντας πολύ μεγαλύτερη αυτονομία, ενώ στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης και συγκεκριμένα της μηχανικής όρασης, η έρευνα ανοίγει το δρόμο για μηχανές που θα μπορούσαν να ενσωματώσουν και συνδυάσουν αποτελεσματικά, οπτικά και μη-οπτικά ερεθίσματα, κάτι που αποτελεί ένα βασικό πρώτο βήμα προς την κατασκευή μηχανών που θα μπορούν να σχεδιάζουν, να φαντάζονται και να σκέφτονται.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04724-y

 

Video: Από την παραπάνω έρευνα (Ebrahimi et al, Nature 2022).

 

Μάθετε πολλά περισσότερα για την τεχνητή νοημοσύνη, τα νευρωνικά δίκτυα, τα BCIs/BMIs, και τις εξελίξεις που θα μπορούσαμε να δούμε στο μέλλον, όπως επίσης και τις προκλήσεις που θα κληθούμε να αντιμετωπίσουμε, στον τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» τον οποίο μπορείτε να προμηθευτείτε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

Εξελιγμένα BCI

Οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BCIs) είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία που, εκτός πολλών άλλων, επιτρέπει σε άτομα με παράλυση, τετραπληγία (και γενικότερα σε περιπτώσεις όπου το άτομο δεν μπορεί να κινήσει τα άκρα του, να μιλήσει ή να επικοινωνήσει με το περιβάλλον του) να πληκτρολογούν σε οθόνες υπολογιστών ή να χειρίζονται τεχνητά ρομποτικά μέλη (που τους έχουν προστεθεί μετά από κάποιο ατύχημα) μόνο με τη σκέψη. Για χρόνια, τα ερευνητικά BCIs που χρησιμοποιούνταν σε κλινικές δοκιμές απαιτούσαν καλώδια για τη μεταφορά δεδομένων από τον εγκέφαλο σε υπολογιστές για την αποκωδικοποίηση των σημάτων.

 

Τώρα, για πρώτη φορά, στην κλινική δοκιμή BrainGate συμμετέχοντες με παράλυση χρησιμοποίησαν αποτελεσματικά, εμφυτευμένο στον εγκέφαλό τους, ασύρματο μικροσκοπικό BCI με εξωτερικό ασύρματο πομπό. Το σύστημα είναι ικανό να μεταδίδει σήματα εγκεφάλου σε ανάλυση νευρώνα και με πλήρη πιστότητα χωρίς καλώδια και πρόσθετα. Ο μικροσκοπικός πομπός έχει μέγεθος περίπου 5 εκατοστά στη μεγαλύτερη διάστασή του και ζυγίζει περίπου 40 g. Στη συγκεκριμένη δοκιμή, δυο συσκευές μπορούσαν να μεταδίδουν σήματα από 200 ηλεκτρόδια, με ταχύτητα 48 Mbps και μπαταρία που μπορεί να κρατήσει 36 ώρες.

 

Το σύστημα αυτό αποδείχθηκε το ίδιο λειτουργικό με τα παλαιότερα (με καλώδια), μόνο που οι συμμετέχοντες στη δοκιμή, ένας 35χρονος και ένας 63χρονος, που έμειναν παράλυτοι έπειτα από τραυματισμούς στο νωτιαίο μυελό, κατάφεραν να χρησιμοποιήσουν το σύστημα στο φυσικό τους χώρο, στα σπίτια τους, χωρίς επιβάρυνση από καλώδια και άλλα εξωτερικά συστήματα που απαιτούνταν παλαιότερα. Η χρήση του συστήματος γινόταν καθ’όλο το 24ωρο, δίνοντας στους ερευνητές αρκετά χρήσιμα δεδομένα.

 

Το γεγονός ότι τα BCIs απαλλάσσονται από την ανάγκη εξωτερικών καλωδίων, είναι ένα σημαντικό βήμα προς τις πλήρως εμφυτευόμενες νευρωνικές διεπαφές υψηλής απόδοσης, όπως υποστηρίζει η Sharlene Flesher, μία εκ των ερευνητών. «Τώρα κατευθυνόμαστε προς τη μείωση του όγκου των μεταδιδόμενων δεδομένων, διατηρώντας παράλληλα την ακρίβεια στον έλεγχο του οποιουδήποτε οργάνου επιθυμεί ο ασθενής».

 

Περισσότερα (και) για τα BCIs, όπως και για άλλες αντίστοιχες μελλοντικές τεχνολογίες, θα βρείτε στον τόμο ΙΙΙ του έργου μας «Τα φυσικά φαινόμενα» που μπορείτε να αποκτήσετε με έκπτωση και χωρίς έξοδα αποστολής από τη σελίδα μας.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα (30/3): https://ieeexplore.ieee.org/document/9390339