Kiedy będziemy sterować urządzeniami za pomocą samych myśli?

Wszczepiany do mózgu czip Neuralink ma wejść w fazę badań z udziałem ludzi. Z pomocą rezonansu magnetycznego naukowcy odczytują już całkiem dokładnie, o czym myśli dana osoba. O potencjalnych korzyściach i zagrożeniach związanych z czytaniem pracy ludzkiego mózgu opowiada dr hab. inż. Szczepan Paszkiel z Politechniki Opolskiej.

Sterowanie urządzeniami za pomocą myśli

.Dr hab. inż. Szczepan Paszkiel jest profesorem na Wydziale Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki Politechniki Opolskiej. W swojej pracy naukowej zajmuje się przede wszystkim badaniami nad interfejsami mózg-komputer. Piastuje także stanowisko Associate Editor w periodyku „IET Science, Measurement & Technology” oraz Deputy Editor w czasopiśmie Neuroscience Informatics wydawnictwa Elsevier.

Świat obiegła właśnie wiadomość, że Neuralink został w USA dopuszczony do badań na ludziach. Czy to bezpieczna technologia?

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Wspomniana technologia bazuje na tym, że do mózgu człowieka wszczepia się pewne czujniki, przy czym chodzi o zrealizowanie interfejsu mózg-komputer. Ponieważ trzeba dostać się do wnętrza organizmu człowieka, podejście to budzi kontrowersje. Trzeba dokonać ingerencji w organizm, aby ten układ wszczepić, nie można też go, tak po prostu odłączyć. Elektronika może się przy tym nagrzewać w czasie pracy i spowodować uszkodzenia w ujęciu biologicznym. Niniejsze problemy mogą być jednak minimalizowane. Warto jednak nadmienić, iż stosując tę technologię, można też liczyć na wiele korzyści.

Jakich?

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Technologia ta powstała przede wszystkim po to, aby wspierać osoby z różnego rodzaju niepełnosprawnościami, szczególnie te, które nie mogą korzystać z kończyn górnych, ani dolnych. Taka osoba może, mimo sprawnego mózgu, czuć się uwięziona w swoim ciele. W tym zakresie chodzi tym samym o odczytywanie aktywności mózgu i sterowanie za jej pomocą różnymi urządzeniami.

Czy ktoś poprowadzi samochód?

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Mówimy raczej o zmianie kanałów w telewizorze, sterowaniu komputerem, robotem odkurzającym, czy urządzeniami w tzw. inteligentnym domu. Sterowanie samochodem byłoby bardzo wymagające. Mogłaby wystarczyć chwila dekoncentracji, aby doszło do tragedii. Jednak były robione i takie badania z całkiem dobrymi wynikami. W podobny sposób podejmowano próby sterowania dronami. Nie korzystano przy tym jeszcze z wszczepianych implantów, a z headsetów umieszczanych na głowie oraz wielu innych, dodatkowych, umieszczanych na ciele czujników.

Połączenie mózg-maszyna

Zatem niekoniecznie trzeba przedostawać się do wnętrza głowy, aby połączyć mózg z maszynami?

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Dzięki implantom takim jak Neuralink pokonuje się główne przeszkody, które stoją na drodze sygnału płynącego z mózgu do elektroniki. Mowa o czaszce, skórze czy włosach. Implant umożliwia więc dużo dokładniejsze odczytywanie aktywności mózgu. We wcześniejszych eksperymentach z takimi technologiami pojawiały się jednak spore problemy.

Co ma pan na myśli?

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Jeden z najważniejszych jest taki, że w miejscu wszczepienia elektrod pojawiały się tzw. owrzodzenia. Wtedy, mimo że na początku sygnał był odczytywany doskonale, później jego jakość znacznie słabła.

Nieinwazyjne metody wydają się więc dużo bezpieczniejsze…

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Technologia taka rozwijana jest od kilkudziesięciu lat i ma coraz większe możliwości. Nad takim podejściem pracuje właśnie mój zespół z Politechniki Opolskiej.

W ubiegłym roku rozpocząłem realizację projektu naukowego finansowanego z Narodowego Centrum Nauki w zakresie badań pilotażowych dotyczących zastosowania systemu treningowego opartego na obrazowaniu motorycznym w zakresie sterowania obiektami rzeczywistymi. W przypadku metody nieinwazyjnej elektrody mocuje się do skóry głowy i z ich pomocą odczytuje się elektryczną aktywność mózgu, czyli tzw. EEG. Odbierany sygnał biegnie do niewielkiego urządzenia, które można umieścić np. przy pasku. Trzeba jednak jeszcze pokonać kilka przeszkód. Jedną z nich są artefakty techniczne, które powstają z powodu wspomnianych barier na drodze sygnału. Na odczyt wpływać mogą też zewnętrzne zakłócenia, a także sygnały płynące z organizmu (tzw. artefakty biologiczne) – choćby związane z pracą serca, oddechem, a nawet mruganiem powiekami. W niniejszym zakresie można jednak zauważyć na przestrzeni lat kolejne postępy – w tym dokładniejsze algorytmy filtrujące, które coraz lepiej radzą sobie z usuwaniem z sygnału różnych zakłóceń.

Możliwe niebezpieczeństwa

Porozmawiajmy o zagrożeniach innych niż medyczne. Czy dostrzega pan jakieś niebezpieczeństwa?

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Zwróciłbym w pierwszej kolejności uwagę na te, które wiążą się z wszczepianymi do organizmu chipami. Z założenia ma powstać interfejs mózg-komputer. Jednak niektórzy obawiają się odwrócenia sytuacji i powstania interfesju komputer-mózg, w którym to maszyna może oddziaływać na człowieka, wpływać na podejmowane przez niego decyzje. Takie badania są nawet prowadzone, choć w dobrej wierze i na razie z wykorzystaniem metod nieinwazyjnych.

Jaki jest ich cel?

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Chodzi na przykład o pomoc osobom z różnymi zaburzeniami, choćby z ADHD. Najpierw sczytuje się u dziecka sygnał pochodzący z jego mózgu w czasie, gdy jest ono poddawane działaniu różnych bodźców, np. wizualnych w specjalnej komputerowej grze. Na podstawie analizy tych sygnałów później, w sprzężeniu zwrotnym, wpływa się na aktywność mózgu dziecka, poprzez odpowiednią w tym zakresie stymulację graficzną, wymuszoną koncentrację w grze, etc. (tzw. Biofeedback EEG). Warto też zwrócić uwagę na neuromarketing.

Co to takiego?

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Kiedyś działanie reklam analizowało się z pomocą ankiet i nadal, w niektórych przypadkach jest to w ten sposób realizowane. Niemniej jednak obecnie możliwe jest też bezpośrednie badanie reakcji na nie, wprost z mózgów ochotników. To pozwala kreować reklamy czy inne przekazy, które jeszcze silniej będą oddziaływałyby na człowieka. Z rozwojem tego typu technologii działanie na klienta może jeszcze zyskać na sile.

A czy nie może kiedyś nastąpić taki moment, że stan ludzkiego mózgu, choćby jego nastawienie, będzie odczytywane zdalnie, na przykład w sklepie?

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: To niestety, albo na szczęście się raczej nie wydarzy. Po pierwsze dlatego, że mierzone sygnały są niezwykle słabe (mają wartości kilkunastu mikrowoltów), więc elektrody muszą znaleźć się bezpośrednio na głowie. Po drugie, jak już wspomniałem, metody te są wyjątkowo czułe na zakłócenia, których, w typowym otoczeniu człowieka jest mnóstwo. Zdalnej obserwacji pracy mózgu człowieka bym się więc nie obawiał.

Myśli i implanty

A co z implantami? Czy z pomocą Neuralinka, czy innego, podobnego urządzenia nie dałoby się sprawdzać, o czym dany człowiek myśli? To byłoby chyba ostateczne zagrożenie dla prywatności.

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Czasami studenci na zajęciach ze sterowania obiektami przy pomocy technologii BCI (ang. Brain Computer Interfaces) pytają mnie, czy jak założą na głowę headset do EEG, to będę wiedział, o czym myślą. Oczywiście tego się nie da w ten sposób zrobić. Podobnie wszczepialne chipy nie czytają dokładnie wnętrza umysłu człowieka – jego myśli – w sposób jeden do jednego. Wychwytują tylko pewne stany mózgu z ograniczoną dokładnością, a nie myśli w znaczeniu kognitywnym. Nawet osoba z wszczepionym implantem, tylko do sterowania jakimś urządzeniem, np. komputerem będzie potrzebowała specjalnego treningu oraz kalibracji ze sprzętem.

Jednak niedawno naukowcy z University of Texas, Austin dosyć precyzyjnie zdołali odczytywać ludzkie myśli, choć dokonali tego z pomocą zajmującego wiele miejsca, drogiego urządzenia do rezonansu magnetycznego.

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Takie badania wiążą się z ogromnymi kosztami, nie mówiąc już o stopniu skomplikowania całego procesu. Ochotnik musi właściwie cały wejść do skanera do funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), czy pozytronowej tomografii emisyjnej (PET). Takich urządzeń w mojej opinii nigdy nie zminiaturyzujemy. Z punktu widzenia komercyjnego nie będą więc przydatne. Takie prace mogą natomiast okazać się pomocne z punktu widzenia medycznego.

Jak tego typu technologie, pana zdaniem, będą więc się rozwijały w najbliższej przyszłości i co zaoferuje? Pokusi się pan o prognozę na kolejne 5-10 lat?

Prof. dr hab. Szczepan Paszkiel: Technologie nieinwazyjne muszą pokonać jeszcze kilka wyraźnych barier związanych z dokładnością i usuwaniem szumów w mierzonych sygnałach EEG w przypadku, kiedy mówimy o technologii BCI bazującej na tym źródle sygnału. Jednak z czasem takie headsety mogłyby powszechnie pomagać niepełnosprawnym, a nawet stać się tak popularne, jak dzisiejsze ekrany dotykowe. Kiedyś używało się fizycznej klawiatury w telefonach, a za jakiś czas może będzie się nimi sterowało z pomocą myśli.

Jeśli chodzi o metody inwazyjne, są dużo one dokładniejsze, ale skomplikowane. Przed ich wprowadzeniem potrzebne są badania kliniczne za zgodą komisji bioetyki. Podobnie ich wszczepianie jest ściśle regulowane. Nie mówimy przecież o aparacie słuchowym, który zakłada się na ucho, tylko o urządzeniu, które bezpośrednio łączy się z mózgiem. Takie urządzenia mogą wejść do użycia, ale raczej jako wsparcie dla wybranej grupy pacjentów.

Jak badania naukowe zmieniają nasz świat

.Profesor nauk technicznych, wiceprzewodniczący Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC), Andrzej JAJSZCZYK, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Trudno jest przecenić rolę badań naukowych w tym, co osiągnęła nasza cywilizacja. Wyniki pracy naukowców spowodowały, że żyjemy dziś znacznie dłużej niż jeszcze sto lat temu, głód stał się udziałem wyłącznie osób mieszkających w krajach upadłych i nękanych wojnami, podróże po całym świecie są już dostępne prawie dla każdego, przynajmniej w krajach bogatszych, a tania łączność zmieniła życie miliardów ludzi, nawet w najbiedniejszych zakątkach naszego globu. Dzięki badaniom naukowym nie tylko wiemy, jak żyli nasi przodkowie tysiące lat temu, ale także, jak funkcjonują rynki i co wpływa na nasze zbiorowe działania. Nauka służy także zaspokajaniu naszej zwykłej, ludzkiej ciekawości, przy okazji pozwalając odkrywać rzeczy, które dają szanse na zmianę naszego życia na lepsze. Co prawda nie zawsze chcemy czy umiemy skorzystać z tego, co nam podpowiada nauka, ale w krajach, które to potrafią, żyje się na ogół znacznie lepiej niż tam, gdzie badania naukowe się lekceważy”.

„Niestety, coś, co wielu nazywa postępem, ma też swoje ciemne strony. I jakkolwiek wyniki badań naukowych bywają używane także w złej wierze bądź ich niewłaściwe czy po prostu nierozumne zastosowanie prowadzi do opłakanych skutków, to nikt przy zdrowych zmysłach nie kwestionuje konieczności dalszego prowadzenia badań, chociażby po to, by walczyć ze wspomnianymi skutkami” – pisze prof. Andrzej JAJSZCZYK w tekście „Badania naukowe zmieniają nasz świat“.