Παράλυτος άνδρας κατάφερε να ελέγξει πλήρως ένα ρομποτικό χέρι μόνο με τη σκέψη του και να πιάνει, να μετακινεί και να ρίχνει αντικείμενα με αυτό χάρη στην επιμονή των επιστημόνων και την τεχνητή νοημοσύνη!
Ερευνητές του UC San Francisco δημιούργησαν ένα ζεύγος διεπαφής εγκεφάλου –υπολογιστή (BCI ) που λειτούργησε άψογα για διάστημα 7 μηνών, διάρκεια που θεωρείται ρεκόρ καθώς τέτοιες συσκευές μέχρι σήμερα απαιτούσαν ρύθμιση κάθε μία με δύο μέρες.
Το BCI βασίζεται σε ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης που μπορεί να προσαρμοστεί στις μικρές αλλαγές που λαμβάνουν χώρα στον εγκέφαλο καθώς ένα άτομο επαναλαμβάνει μια κίνηση - ή σε αυτή την περίπτωση, μια φανταστική κίνηση - και μαθαίνει να την κάνει με έναν πιο εκλεπτυσμένο τρόπο.
«Αυτή η ανάμειξη της μάθησης μεταξύ ανθρώπων και AI είναι η επόμενη φάση για αυτές τις διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή», δήλωσε ο νευρολόγος, Karunesh Ganguly, καθηγητής νευρολογίας και μέλος του UCSF Weill Institute for Neurosciences. «Είναι αυτό που χρειαζόμαστε για να επιτύχουμε εξελιγμένη, αληθοφανή λειτουργία».
Το κλειδί ήταν η ανακάλυψη του τρόπου με τον οποίο η δραστηριότητα διαφοροποιείται καθημερινά στον εγκέφαλο , καθώς ένας συμμετέχων στη μελέτη φανταζόταν επανειλημμένα ότι έκανε συγκεκριμένες κινήσεις. Μόλις η τεχνητή νοημοσύνη προγραμματίστηκε ώστε να λαμβάνει υπόψη της αυτές τις διαφοροποιήσεις, λειτούργησε για μήνες κάθε φορά.
Ίδια μοτίβα αλλά μετατοπισμένα
Ο Ganguly μελέτησε πώς τα μοτίβα της εγκεφαλικής δραστηριότητας στα ζώα αναπαριστούν συγκεκριμένες κινήσεις και είδε ότι αυτές οι αναπαραστάσεις άλλαζαν μέρα με τη μέρα καθώς το ζώο μάθαινε. Υποπτευόταν ότι το ίδιο συνέβαινε και στους ανθρώπους, και γι' αυτό τα BCI τους έχαναν τόσο γρήγορα την ικανότητα να αναγνωρίζουν αυτά τα μοτίβα.
Ο Ganguly και ο ερευνητής νευρολογίας Nikhilesh Natraj, εργάστηκαν με έναν συμμετέχοντα στη μελέτη ο οποίος είχε παραλύσει από εγκεφαλικό επεισόδιο χρόνια νωρίτερα. Δεν μπορούσε να μιλήσει ή να κινηθεί.
Είχε εμφυτευμένους μικροσκοπικούς αισθητήρες στην επιφάνεια του εγκεφάλου του, οι οποίοι μπορούσαν να ανιχνεύσουν την εγκεφαλική δραστηριότητα όταν φανταζόταν ότι κινείται.
Για να δει αν τα εγκεφαλικά του μοτίβα άλλαζαν με την πάροδο του χρόνου, ο Ganguly ζήτησε από τον συμμετέχοντα να φανταστεί να κινεί διάφορα μέρη του σώματός του, όπως τα χέρια, τα πόδια ή το κεφάλι του.
Παρόλο που δεν μπορούσε στην πραγματικότητα να κινηθεί, ο εγκέφαλος του συμμετέχοντα μπορούσε να παράγει τα σήματα για μια κίνηση όταν φανταζόταν τον εαυτό του να την κάνει. Το BCI κατέγραψε τις αναπαραστάσεις του εγκεφάλου για αυτές τις κινήσεις μέσω των αισθητήρων στον εγκέφαλό του.
Η ομάδα του Ganguly διαπίστωσε ότι το σχήμα των αναπαραστάσεων στον εγκέφαλο παρέμενε το ίδιο, αλλά οι θέσεις τους μετατοπίζονταν ελαφρώς από μέρα σε μέρα.
Από την εικονική πραγματικότητα στην πραγματικότητα
Στη συνέχεια, ο Ganguly ζήτησε από τον συμμετέχοντα να φανταστεί τον εαυτό του να κάνει απλές κινήσεις με τα δάχτυλα, τα χέρια ή τους αντίχειρές του κατά τη διάρκεια δύο εβδομάδων, ενώ οι αισθητήρες κατέγραφαν την εγκεφαλική του δραστηριότητα για να εκπαιδεύσουν την τεχνητή νοημοσύνη.
Στη συνέχεια, ο συμμετέχων προσπάθησε να ελέγξει έναν ρομποτικό βραχίονα και ένα ρομποτικό χέρι. Αλλά οι κινήσεις εξακολουθούσαν να μην είναι πολύ ακριβείς.
Έτσι, ο Ganguly έβαλε τον συμμετέχοντα να εξασκηθεί σε έναν εικονικό ρομποτικό βραχίονα που του έδινε ανατροφοδότηση σχετικά με την ακρίβεια των απεικονίσεών του. Τελικά, έβαλε τον εικονικό βραχίονα να κάνει αυτό που ήθελε να κάνει.
Μόλις ο συμμετέχων άρχισε να εξασκείται με τον πραγματικό ρομποτικό βραχίονα, χρειάστηκαν μόνο μερικές συνεδρίες εξάσκησης για να μεταφέρει τις δεξιότητές του στον πραγματικό κόσμο.
Μπορούσε να κάνει τον ρομποτικό βραχίονα να σηκώνει τουβλάκια, να τα στρίβει και να τα μετακινεί σε νέες θέσεις. Ήταν ακόμη σε θέση να ανοίξει ένα ντουλάπι, να βγάλει ένα φλιτζάνι και να το κρατήσει σε έναν διανομέα νερού.
Μήνες αργότερα, ο συμμετέχων εξακολουθούσε να μπορεί να ελέγχει το ρομποτικό βραχίονα μετά από μια 15λεπτη «ρύθμιση» για να προσαρμοστεί στο πώς οι αναπαραστάσεις των κινήσεών του είχαν παρεκκλίνει από τότε που άρχισε να χρησιμοποιεί τη συσκευή.
Ο Ganguly τελειοποιεί τώρα τα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης για να κάνει το ρομποτικό χέρι να κινείται ταχύτερα και πιο ομαλά και σχεδιάζει να δοκιμάσει το BCI σε οικιακό περιβάλλον.
Για τα άτομα με παράλυση, η δυνατότητα να τρέφονται ή να πίνουν νερό θα άλλαζε τη ζωή τους. Ο Ganguly πιστεύει ότι αυτό είναι εφικτό.
