Hjernecomputer oversætter tanker til tekst med 94% præcision
I den tidlige kliniske forskning har teknologi givet intuitiv kontrol over avancerede kropsproteser og har givet lamme personer kontrol over bevægelses- og kommunikationshjælpemidler. Et spændende mål er at muliggøre naturligt kontrollerede bevægelser af lamme kropsdele.
Forskere ved BrainGate kunne tidligere i år fremvise den første menneskelige brug af en trådløs sender, der er i stand til at levere neurale signaler med høj båndbredde i et hjerne-computer-interfacesystem. Rapporten ligger tilgængelig på Nature.com.
Lamme personer kan skrive med trådløs computer i hjernen
BrainGates forskerteam består af neurologer, neurovidenskabsfolk, ingeniører, dataloger, neurokirurger og matematikere, der alle er fokuseret på at udvikle teknologier til hjerne-computer-interface (BCI) for at genoprette kommunikation, mobilitet og uafhængighed for mennesker med neurologiske sygdomme, skader eller tab af lemmer.
Hjerne-computer interfaces er en ny teknologi til hjælpemidler, der gør det muligt for lammede mennesker at skrive på computerskærme eller manipulere robotproteser blot ved at tænke på at bevæge deres egen krop.
AI bruges til at fortolke signaler fra neurale aktiviteter
I årevis har de BCI’er, der er blevet anvendt i kliniske forsøg, krævet kabler til at forbinde det sensoriske felt i hjernen med computere, der afkoder signalerne og bruger dem til at styre eksterne enheder. Nu bruges der for første gang – som led i det langvarige forskningssamarbejde som BrainGate står bag – kunstig intelligens (AI) til at fortolke signaler fra neurale aktiviteter, der genereres under håndskrivning.
Forskerne udførte et eksperiment med en 65 år gammel mand, der ikke har kunnet skrive i mange år på grund af lammelse. Ind til nu har man benyttet kablede løsninger til sådanne eksperimenter, men de traditionelle kabler er erstattet af en lille sender på cirka fem centimeter, der vejer cirka 42 gram.
Enheden sidder oven på brugerens hoved og forbindes til et elektrodefelt i hjernens motoriske cortex ved hjælp af den samme port, som bruges af kablede systemer.
Tanker bliver til tekst
Under forsøget koncentrerede manden sig, som om han skrev. Han tænkte på at lave bogstaverne med en imaginær pen og papir. Mens han gjorde dette, registrerede elektroder, der var implanteret i hans motoriske cortex, signaler om hans hjerneaktivitet, som derefter blev fortolket af algoritmer, der kørte på en ekstern computer og afkodede mandens imaginære pennebaner. Menneskets motoriske cortex har en særlig stor nuancerigdom og følsomhed for tunge, hånd og tommel og er altså essentiel, når man skriver i hånden.
“Dette nye system bruger både den rige neurale aktivitet, der er registreret af elektroder, og kraften i sprogmodeller, der, når de anvendes på de neuralt afkodede bogstaver, kan skabe hurtig og præcis tekst”, siger hovedforfatteren til undersøgelsen Frank Willett, der er forsker i neurale proteser fra Stanford University.
Lignende systemer, der er udviklet som en del af BrainGate, har i flere år transskriberet neurale aktiviteter til tekst, men mange tidligere grænseflader har fokuseret på forskellige cerebrale [hjernen, red.] metaforer til at angive, hvilke tegn der skal skrives. Det kan blandt andet være peg-og-klik-skrivning med en computercursor, der styres af hjernen.
90 tegn i minuttet med 94 % nøjagtighed
Man vidste imidlertid ikke, hvor godt de neurale repræsentationer af håndskrift kunne bevares i hjernen, og heller ikke hvor godt de kunne udnyttes til at kommunikere med en hjerne-computergrænseflade eller BCI. BrainGates forsøg med den 65 årige lammede mand viser, hvor lovende et virtuelt håndskriftsystem kan være for mennesker, der har mistet næsten alle selvstændige fysiske bevægelser.
I test kunne manden opnå en skrivehastighed på 90 tegn i minuttet, cirka 18 ord i minuttet med en nøjagtighed på cirka 94 procent og op til 99 procent nøjagtighed med autokorrektur aktiveret.
Denne hastighed er næsten på niveau med skrivehastigheden hos smartphone-brugere i mandens aldersgruppe, som er cirka 115 tegn eller 23 ord per minut, siger forskerne.
Willett forklarer, at deres forskning har vist, at hjernen bevarer sin evne til at gengive den slags bevægelser et helt årti efter, at kroppen har mistet sin evne til at udføre dem.
Se også: Hvordan påvirker teknologi mennesket?
Komplekse bevægelser lettere at afkode end simplere punkt-til-punkt-bevægelser
Indtil nu er det nuværende system kun et proof of concept, understreger forskerne, idet det kun er blevet vist, at det fungerer med én deltager. Det er altså ikke et komplet, klinisk anvendeligt produkt endnu.
Forskerne slår dog fast, at deres undersøgelse har vist, at tidsmæssigt komplekse bevægelser, som for eksempel håndskrift, kan være grundlæggende lettere at afkode end simplere punkt-til-punkt-bevægelser.
”Vores resultater åbner en ny tilgang til BCI’er og viser, at det er muligt at afkode hurtige, behændige bevægelser nøjagtigt flere år efter lammelse” lyder det fra undersøgelsen.
Se også: Sådan kan fremtidens teknologi ændre vores liv
Abe spiller Pong med hjernen
En anden virksomhed, der arbejder med computere styret af hjernen, er Neuralink, som Elon Musk står bag. Musk er også stifteren af Tesla, SpaceX og Starlink.
Neuralink arbejder også med at skabe hjernemaskine-grænseflader via elektroder til at oversætte neuronal information, som kan styre eksterne systemer som en computer eller en robotarm. Selskabet fik masser af omtale, da de præsenterede en video med en abe, der spiller videospillet Pong med sin hjerne.
Abens hjernesignaler blev sendt trådløst via en implanteret enhed og efter en læringsperiode, hvor Neuralink-enheden registrerede oplysninger om, hvilke neuroner der blev affyret for at styre hvilke bevægelser, kunne aben så styre spillet trådløst med sin hjerne.
Et af Neuralinks mål er, at sådan en løsning kan gøre det muligt for mennesker med neurologiske lidelser at fjernstyre telefoner eller computere.
Se også: Nyheder om fremtidens teknologi