Tulevikufüüsika. Dr Michio Kaku
Читать онлайн книгу.
Seejärel suutis ta biotagasiside abil pelgalt mõtte jõul kursorit suunata. Esimest korda saavutati vahetu side inimaju ja arvuti vahel.
Selle tehnoloogia kõige keerukama versiooni töötas välja Browni ülikooli neuroteadlane John Donoghue, kes on loonud laastavate ajuvigastuste all kannatanud inimestele suhtlemise abistamiseks seadme nimega Braingate. Ta tekitas meedias sensatsiooni ja pääses aastal 2006 lausa ajakirja Nature esikaanele.
Donoghue rääkis mulle, et tema unistuse kohaselt toob Braingate ajuvigastuste ravisse murrangulise pöörde, kuna saab kasutada paljusid inforevolutsiooni võimalusi. See seade on juba tema patsientide elus ülitähtsat rolli mänginud ja ta on tehnoloogia edendamise suhtes väga lootusrikas. Tema huvi selle uurimistöö vastu lähtus isiklikest kogemustest, kuna lapsena sundis degeneratiivne haigus ta ratastooli ja seega teab ta hästi, millist abitust see tekitab, kui oled tooli aheldatud.
Üks osa tema patsientidest on halvatud insuldiohvrid, kes ei saa lähedastega suhelda, kuigi nende aju on tegus. Ta asetas otse patsentide aju pinnale, piirkonda, mis kontrollib motoorseid liigutusi, vaid nelja millimeetri laiuse kiibi. See kiip on ühenduses arvutiga, mis analüüsib ja töötleb ajusignaale ning saadab sõnumi viimaks sülearvutisse. Halvatud inimene näeb seejärel sülearvuti ekraanil kursorit ning harjutamise järel on patsient suuteline ekraani vaadates juhtima kursori liikumist oma mõtete abil.
Alguses ei ole patsiendil kursori asukoha üle ekraanil mingit kontrolli ning tal lastakse lihtsalt jälgida, kuhu kursor liigub. Ning tasapisi, katse ja eksituse meetodil õpib patsient kursorit juhtima ja mõne tunni järel suudab ta kursori viia ekraanil kuhu tahes. Harjutamise järel suudab insuldiohver lugeda ja kirjutada e-kirju ning mängida videomänge. Õigupoolest peaks halvatud inimene põhimõtteliselt suutma sooritada kõiki tegevusi, mida saab juhtida arvuti abil.
Donoghue alustas nelja patsiendiga, kellest kahel oli selgroovigastus, ühel ajuinsult ja neljandal ALS (amüotroofiline lateraalskleroos). Ühel neist, kaelast saati halvatud patsiendil, kulus vaid päev, et kursori mõtetega liigutamise kunst meisterlikult omandada. Nüüd suudab ta käsitseda telerit, liigutada arvutikursorit, mängida videomänge ja lugeda e-posti. Patsiendid saavad kontrollida ka oma liikumist, käsitsedes mootoriga ratastooli.
Lühidalt öeldes ei ole see halvatud inimeste jaoks midagi vähemat kui lausa ime. Ühel päeval on nad oma elutus kestas lõksus, omaenda keha vangid; järgmisel päeval surfavad nad netis ning peavad elavaid vestlusi inimestega mujalt maailmast.
(Osalesin kunagi New Yorgis Lincolni keskuses peetud galavastuvõtul suure kosmoloogi Stephen Hawkingi auks. Oli südantlõhestav näha teda ratastooli aheldatuna, suutes liigutada vaid mõnda näolihast ja silmalaugusid, medõed hoidmas ta pead, ja teda ringi sõidutamas. Peaaegu täieliku halvatuse tõttu kulub tal tunde ja päevi piinavaid pingutusi, et anda häälesüntesaatori abil edasi lihtsaidki mõtteid. Mõtlesin endamisi, et kas ka tema jõuab veel Braingate’i tehnoloogiast kasu saada. Siis tuli publiku seast mind äkitselt tervitama John Donoghue. Nii et ehk on Braingate Hawkingi viimane võimalus.)
Teine teadlaste rühm Duke’i ülikoolis on sarnaseid tulemusi saavutanud ahvidega. Miguel A. L. Nicolelis ja tema kolleegid on ahvide ajju siirdanud kiibi, mis on ühendatud mehaanilise käega. Alguses vehib ahv käega ringi, saamata aru, kuidas mehaanilist kätt juhtida. Kuid mõningase harjutamisega on nad suutelised käe liikumist tahte järgi aeglaselt suunama. Näiteks suudavad nad ajujõul suunata kätt banaani haarama. Viimaks käituvad ahvid nii, nagu oleks mehaaniline käsi nende enda oma. „Nad suudavad kätt instinktiivselt ja mõtlemata liigutada. On füsioloogilisi tõendeid selle kohta, et eksperimentide ajal tunnevad nad robotitega tugevamat sidet kui omaenese kehaga,“ räägib Nicolelis.
See tähendab ka, et ühel päeval oleme suutelised juhtima masinaid vaid mõtete jõul. Halvatud inimesed võivad näiteks suuta mõtlemisega juhtida mehaanilisi käsi ja jalgu. Selgroovigastustega inimeste puhul saab näiteks aju otse ühendada mehaaniliste käte ja jalgadega, nii et nad saavad jälle kõndida. See võibki rajada aluse meie võimele juhtida maailma ainult mõtte väel. Vaid toimingutele mõeldes suudame liigutada esemeid või käivitada ja juhtida kodumasinaid ja mootoreid.
MÕTETE LUGEMINE
Teadlased ei suuda mitte üksnes ühendada aju arvuti või mehaanilise käega, vaid kõne all on ka võimalus „lugeda“ elusa isiku mõtteid, isegi ilma elektroode ajju viimata. Juba 1875. aastast on teada, et ajutöö tugineb närvirakkudes liikuvale elektrile, mis omakorda tekitab nõrku elektrisignaale, mida on võimalik mõõta.
Seda elektrilist aktiivsust saab mõõta inimese pea ümber asetatud elektroodidega. Nende abil registreeritud elektriimpulsse analüüsides saab salvestada aju saadetud ajulaineid. Seda nimetatakse EEGks (elektroentsefalogramm), mis suudab edukalt salvestada üldisi muutusi ajus, näiteks une ajal, või ka meeleolu, erutust, viha, puhkeolekut jne.
Biotagasisidet kasutades võib katsealusele näidata arvutiekraanil EEG väljundit. Mõne aja pärast on isik suuteline liigutama ekraanil olevat kursorit ainult mõtetega. Juba on Niels Birbaumer Tübingeni ülikoolist suutnud harjutada osaliselt halvatud inimesi selle meetodi abil trükkima lihtsaid lauseid.
Isegi mänguasjade valmistajad kasutavad seda ära. Mitmed lelufirmad, teiste seas näiteks Neurosky, turundavad EEG-tüüpi elektroode sisaldavaid peapaelu. Kui sa keskendud teatud viisil, suudad peapaelas aktiveerida EEG, mis seejärel juhib mänguasja. Näiteks on võimalik tõsta silindri sees olev lauatennisepall õhku pelgalt mõtete jõul.
EEG eelis on, et see tuvastab kiiresti erinevad aju kiiratavad sagedused, vajamata selleks keerukat ja kallist aparatuuri. Kuid üks puudus siiski on – EEG ei suuda mõtteid lokaliseerida kindlatesse ajupiirkondadesse. Seetõttu on raske täpselt öelda, kust need mõttet tulevad.
Üks palju tundlikum meetod on fMRT-skaneering (funktsionaalne magnetresonantstomograafia). Erinevalt EEGst on fMRT-seade üsna kallis ja vajab laboritäit rasket ja keerukat varustust, kuid on juba suutnud pakkuda meile hämmastavaid detaile ajus toimuvate protsesside kohta. fMRT-skaneering võimaldab teadlastel täpselt kindlaks teha vere hemoglobiinis oleva hapniku asukoha. Kuna hapnikurikas hemoglobiin kannab energiat, mis on vajalik raku aktiivsuseks, võimaldab hapniku liikumise tuvastamine meil jälgida mõtete liikumist ajus.
„Tunne on nagu 16. sajandi astronoomil pärast teleskoobi leiutamist,“ ütleb Los Angeleses asuva California ülikooli psühhiaater Joshua Freedman. „Aastatuhandeid püüdsid väga targad inimesed aru saada, mis toimub taevas, kuid kõige üle, mis jäi inimese nägemisulatusest kaugemale, sai ainult spekuleerida. Siis äkitselt võimaldas uus tehnoloogia neil otseselt näha, mis seal on.“
Tegelikult suudetakse fMRT-uuringutes avastada mõtete liikumist elusas ajus isegi 0,1 millimeetri suuruse lahutusvõimega, mis vastab umbes mõnele tuhandele neuronile. MRT pakub seega hämmastava täpsusega kolmemõõtmelisi pilte energiavoogudest mõtlevas ajus. Lõpuks võidakse ehitada MRT-seadmed, mis suudavad uurida ka üksikuid närvirakke – sellisel juhul võime olla suutelised eristama neuraalseid mustreid, mis vastavad kindlatele mõtetele.
(EEG ja MRT erinevad üksteisest mitmel olulisel moel. EEG-skaneering on passiivne, seade salvestab lihtsalt ajust tulevad elektrilised signaalid. Passiivse meetodi puudus on see, et elektriimpulsi asukohta ei saa väga hästi kindlaks teha. fMRT-seadmega skaneerides kasutatakse raadiolainete tekitatud „kajasid“, et piiluda elusa koe sisse. See võimaldab erinevate ajusignaalide asukoha täpselt kindlaks määrata.)
Hiljuti saavutas Berkeleys asuva California ülikooli teadlane Kendrick Kay koos kolleegidega läbimurde. Nad tegid MRT-skaneeringu inimestele, kes vaatasid katse ajal erinevaid objekte, näiteks toiduaineid, loomi, inimesi, eri värvi igapäevaesemeid. Teadlased lõid tarkvaraprogrammi, mis suutis seostada neid objekte vastavate fMRT-mustritega. Mida rohkem esemeid katsealused vaatasid, seda paremaks muutus arvutiprogramm, tuvastades objekte MRT-pildi alusel üha täpsemini.
Siis näitasid nad katsealustele täiesti uudseid esemeid ja tarkvaraprogramm suutis eseme tihti korrektselt MRT-pildiga kokku viia. Nähes 120 uut objekti, tuvastas tarkvaraprogramm MRT põhjal eseme korrektselt 90 protsendil juhtudest. Kui katsealustele näidati tuhandet uut pilti, oli tarkvaraprogrammi tabavuse protsent 80.
Kay