Kako vidite možnost branja misli sogovornika?
Branje in vplivanje na misli posameznikov je občutljiva tema, ki vzbuja deljena mišljenja. Najprej je tu problem osebne svobode oz. vdora v najbolj zasebni del človeka, to je njegovih misli. Vsak poskus kratenja osebne svobode pa povzroča v ljudeh odpor. Na drugi strani gre za neverjetne možnosti komunikacije in vodenje strojev z mislimi, ki nas navdajajo s skoraj nadčloveškimi idejami o naših sposobnostih. Oba aspekta sta bila pogosto deležna obravnave v znanstvenofantastični literaturi in v filmski umetnosti. Kot zelo znan primer obravnave vprašanja vdora v zasebnost lahko navedem serijo filmov Matrica. Drug primer neverjetnih možnosti vodenja ter komunikacije pa je predstavljen v filmu Avatar. V obeh primerih ima ključno vlogo sistem, ki mu pravimo vmesnik med možgani in strojem. Ideja vmesnika je, da nadomesti trenutno komunikacijo, ki običajno poteka prek tipkovnice ali miške ter s tem sprosti roke za drugo delo. Z mojega raziskovalnega vidika pa je pomembno omogočiti ljudem, ki imajo omejene gibalne ali komunikacijske zmožnosti, da se lažje vključijo v družbo.
Znanstvena fantastika slika neverjetne sisteme, ki so zmožni prenesti celo človekovo zavest v drugo bitje ali stroj, pri tem pa je telo osebe, ki prek vmesnika nekaj vodi, prepuščeno samo sebi. Najverjetneje do takšnih sistemov ne bomo nikoli prišli, ker bi to pomenilo, da lahko zavest bitja popolnoma ločimo od telesa, kar pa je v nasprotju s trenutnim znanstvenim pogledom, kjer je telo nosilec procesov, ki ustvarijo zavest, po drugi strani pa imamo tako ali tako probleme z definicijo zavesti. Tako razmišljanje je trenutno možno samo na metafizični ravni, ki pa na razvoj vmesnikov trenutno nima vpliva.
Kako daleč smo v teh poizkusih?
Realni vmesniki možgani−stroj so trenutno na ravni zajemanja možganske aktivnosti in iskanju vzorcev v tej. Možgansko aktivnost je možno zajeti na več načinov. Najpogosteje uporabljamo metode, ki merijo elektromagnetno aktivnost možganov. Najboljše rezultate pri tem dosegamo z elektrodami, ki jih vsadimo neposredno v možgane, in sicer v področje, v katerem pričakujemo največjo električno aktivnost pri določeni nalogi in na osnovi izmerjenih signalov pošiljamo različne ukaze računalniku ali stroju. Problem tega postopka je velika verjetnost okužb, saj so elektrode vsajene neposredno v možgane, kar pa neposredno ogroža življenje posameznika. Zdravstveno manj problematične so površinske elektrode, ki jih namestimo na skalp s posebnimi prevodnimi lepili ali kapami in z njimi merimo električno aktivnost v možganih. Problem v tem primeru je kakovosten zajem signala. Površinske elektrode so od možganov ločene z raznimi plastmi organske snovi, kot so koža, kost in možganska tekočina, ki vse vplivajo na prevajanje signalov in vnašajo popačitve v merjene signale. Možgansko aktivnost lahko zajemamo tudi prek magnetne aktivnosti s posebnimi elektrodami iz supraprevodnih tuljav, ki jih namestimo tik ob glavi, ki pa so zelo občutljive na elektromagnetne motnje iz okolice, kot so radijski valovi in motnje električnega omrežja. Če nam tovrstne motnje uspe znižati na sprejemljivo raven, so ti signali kvalitativno primerljivi signalom, ki jih dobimo z vsajenimi elektrodami. V zadnjem času pa postaja zelo popularna tudi metoda funkcijske magnetne resonance, ki zajema spremembe v metabolizmu možganov, ki so posledica spremenjene aktivnosti. Problem takega sistema pa je prenosljivost, ker takšni sistemi tehtajo več 100 kg. Najdostopnejši so tako sistemi, ki merijo električno aktivnost na skalpu in jih tudi večinoma uporabljajo v komercialne namene.
Kako se lotevajo analize zajetih signalov?
Ko rešimo problem zajemanja možganske aktivnosti, pa nas čaka bistveno večji problem, in sicer je to identifikacija vzorcev v zajetih signalih, ki so vezani na določeno nalogo, ki jo možgani opravljajo. Možgani delujejo po načelu porazdeljenega procesiranja, kar pomeni, da lahko hkrati v njih poteka več dejavnosti, od katerih se jih nekaj zavedamo, nekaj pa ne. V zajetih signalih pa se zrcalijo vse te dejavnosti. Žal vseh vzporednih procesov ni možno zavestno kontrolirati, niti ne poznamo načina, kako bi jih lahko popolnoma izklopili, ne da bi s tem tvegali poškodbe možganov ali celo smrt. Določene zmanjšane aktivnosti neželenih vzporednih procesov sicer lahko dosežemo z raznimi drogami, a je učinek razmeroma majhen in ne pomaga bistveno pri odkrivanju vzorcev dejavnosti v zajetih signalih. Ravno zato so raziskovalci ubrali drugo pot. Ker je zavestno mogoče vplivati na električno možgansko aktivnost, so prišli na idejo, da zgradijo vmesnike možgani−stroj tako, da človeka naučijo reproducirati določen vzorec aktivnosti, ki ga vmesnik lahko zazna. Ob zaznavi takšnega vzorca pa potem računalnik sproži vnaprej sprogramirano akcijo. Tako je mogoče voditi od deset do dvajset različnih akcij. Prav vsi trenutno dostopni komercialni sistemi delujejo na tak način.
Kako pa k tej problematiki pristopamo pri nas?
Slabost diskretno delujočih sistemov, torej takšnih, s katerimi lahko sprožimo neko končno število vnaprej pripravljenih akcij, je v njihovi omejenosti. V Laboratoriju za modeliranje, simulacijo in vodenje, Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani smo zato prišli na idejo o vmesniku, ki bi dejansko poskušal identificirati možgansko aktivnost, ki je tipična za neko človekovo dejavnost. Predstavljajmo si, da bi nekdo želel dvigniti roko, ki pa je zaradi okvare na živčnih povezavah ne more kontrolirati. To željo bi zaznal vmesnik, sprožil akcijo in roka bi se dvignila, kot da z njo ni nič narobe. Podobne poskuse so seveda izvajali že na začetku razvoja vmesnikov, le da so takrat uporabljali vsajene elektrode, pri površinskih elektrodah pa stvar ni tako preprosta. Trenutno smo prišli tako daleč, da je iz posnetkov možganske aktivnosti možno s 70 % gotovostjo ugotoviti posameznikovo dejavnost. Seveda pa je treba te vzorce v aktivnosti poiskati za vsakega posameznika posebej, čeprav smo opazili, da vendarle obstaja neka podobnost v vzorcih med posamezniki. Seveda pa to ni dovolj za zanesljivo delovanje. Naslednji korak je vzpostavitev okolja, kjer bomo lahko zajemali in obdelovali tovrstne signale v realnem času in tako ovrednotili perspektivnost tovrstnih vmesnikov. Glede na nam znane informacije smo se lotili analize signalov na način, ki prej ni bil nikjer opisan ali uporabljen. Gre torej za nekako inverzni postopek k tistemu, ki pripelje do električnih signalov, ki jih lahko izmerimo na površini glave.
Kateri so potencialni uporabniki omenjenih vmesnikov?
Največji podpornik tovrstnih raziskav je vojska Združenih držav Amerike, ker bi dobri vmesniki možgani−stroj lahko bistveno pohitrili komunikacijo človeka s strojem, saj so ti že danes fizično bistveno hitrejši od človeka. Tako bi dobili odločilno prednost v boju in s tem zelo zmanjšali lastne žrtve v vojni. Takoj za njimi po vlaganju pa so podjetja, ki izdelujejo računalniške igre, ker bi tako lahko bistveno izboljšali interakcijo med igro in uporabnikom. Žal so šele na koncu medicinske ustanove, čeprav bi lahko z ustreznim vmesnikom marsikakšnega človeka z omejenimi fizičnimi in komunikacijskimi sposobnostmi lažje vključili v družbo in mu omogočili bistveno boljšo kakovost življenja.
Kaj nam torej manjka do vmesnikov, ki jih srečamo v znanstveni fantastiki?
Realni vmesniki so predvsem skoncentrirani na prenos informacije od človeka k računalniku ali stroju, medtem ko v nasprotni smeri teče informacija prek naših čutil. Naslednji korak je torej ta, da obidemo čutila in vzpostavimo neposreden pretok informacije do možganov. Določeni sistemi že obstajajo, ki rešujejo probleme sluha in vida tako, da se navežejo na slušni ali vidni živec, vendar so vsi slabši od naravnega vida ali sluha. O tehnologiji za prenos zavesti pa na tehnični ravni niti ne moremo razpravljati, ker je niti definirati ne moremo dovolj natančno. S trenutnimi vmesniki tudi ni možno brati zapletenih misli in jih tudi najverjetneje nikoli ne bo mogoče, ker so meritve električne aktivnosti na površini glave premalo natančne za identifikacijo tako zapletenih vzorcev. Trenutno so uporabili magnetno resonanco in uspeli ločiti aktivnosti, ki zahtevajo prostorsko orientacijo (sprehajanje po hiši) in pa hitro in natančno motorično aktivnost (igranje tenisa) večjih podrobnosti pa trenutno nismo sposobni zaznati. Skratka, o možganih še vse premalo vemo, da bi lahko prek njihove aktivnosti brali skrite misli, lahko pa to aktivnost koristno uporabimo za lažje obvladovanje strojev.
Moj mikro, oktober 2011 | Milan Simčič
