DARPA, Aizsardzības departamenta pētniecības daļa, maksā zinātniekiem, lai izgudrotu veidus, kā uzreiz nolasīt karavīru prātus, izmantojot tādus rīkus kā cilvēka smadzeņu ģenētiskā inženierija, nanotehnoloģijas un infrasarkanie stari. Gala mērķis? Domājami kontrolēti ieroči, piemēram, dronu bars, kurus kāds nosūta debesīm ar vienu domu vai ar iespēju izstarot attēlus no vienas smadzenes uz otru.
Šonedēļ DARPA (Aizsardzības progresīvo pētījumu projektu aģentūra) paziņoja, ka sešas komandas saņems finansējumu nākamās paaudzes ne ķirurģiskās neirotehnoloģijas (N3) programmas ietvaros. Dalībniekiem ir uzdots izstrādāt tehnoloģiju, kas nodrošinās divvirzienu kanālu ātrai un vienmērīgai komunikācijai starp cilvēka smadzenēm un mašīnām, neprasot operāciju.
"Iedomājieties kādu, kurš vada dronu, vai kādu, kurš varētu analizēt daudz datu," sacīja Jēkabs Robinsons, Rīces universitātes bioinženierijas profesora asistents, kurš vada vienu no komandām.
"Tur ir šī latentā parādība, kad, ja es vēlos sazināties ar savu mašīnu, man no smadzenēm ir jānosūta signāls, lai kustinātu pirkstus vai pakustinātu muti, lai veiktu verbālu komandu, un tas ierobežo ātrumu, kādā es varu mijiedarboties ar vienu no abiem. kiber sistēma vai fiziskā sistēma. Tāpēc ir doma, varbūt mēs varētu uzlabot šo mijiedarbības ātrumu. "
Tam varētu būt izšķiroša nozīme, jo viedās mašīnas un paisuma vilnis rada draudus satriekt cilvēkus un galu galā varētu atrast pielietojumu gan militārajā, gan civilajā jomā, sacīja Robinsons.
Prāta kontroles uzlabošana
Kaut arī ir bijuši atklājumi mūsu spējā lasīt un pat rakstīt informāciju smadzenēm, šie sasniegumi parasti ir balstījušies uz smadzeņu implantiem pacientiem, ļaujot ārstiem uzraudzīt tādus apstākļus kā epilepsija.
Smadzeņu operācija tomēr ir pārāk riskanta, lai attaisnotu šādu saskarni darbspējīgiem cilvēkiem; un pašreizējās ārējās smadzeņu uzraudzības metodes, piemēram, elektroencefalogrāfija (EEG) - kurās elektrodi ir piestiprināti tieši galvas ādā, ir pārāk neprecīzi. Tādējādi DARPA mēģina stimulēt neinvazīvas vai minimāli invazīvas smadzeņu un datora saskarnes (BCI).
Aģentūra ir ieinteresēta sistēmās, kas prot lasīt un rakstīt 16 neatkarīgās vietās smadzeņu gabalā, kas ir zirņa lielumā ar nobīdi ne vairāk kā 50 milisekundēs četros gados, sacīja Robinsons, kuram nav ilūziju par izaicinājums.
"Mēģinot uztvert smadzeņu darbību caur galvaskausu, ir grūti zināt, no kurienes signāli nāk un kad un kur signāli tiek ģenerēti," viņš stāstīja Live Science. "Tātad liels izaicinājums ir, vai mēs varam virzīt savas rezolūcijas absolūtās robežas gan telpā, gan laikā?"
Ģenētiski iekniebj cilvēka smadzenes
Lai to izdarītu, Robinsona komanda plāno izmantot vīrusus, kas modificēti, lai piegādātu ģenētisko materiālu šūnās - tos sauc par vīrusu vektoriem -, lai ievietotu DNS specifiskos neironos, kas viņiem liks ražot divu veidu olbaltumvielas.
Pirmais olbaltumvielu tips absorbē gaismu, kad neirons šauj, kas ļauj noteikt neironu aktivitāti. Ārējās austiņas izstarotu infrasarkanās gaismas staru, kas var nokļūt caur galvaskausu un smadzenēs. Tad austiņām piestiprinātie detektori izmērīs sīko signālu, kas atstarojas no smadzeņu audiem, lai izveidotu smadzeņu attēlu. Olbaltumvielu dēļ mērķa apgabali parādīsies tumšāki (absorbē gaismu), kad neironi šauj, radot smadzeņu aktivitātes nolasījumu, ko var izmantot, lai izstrādātu to, ko cilvēks redz, dzird vai mēģina darīt.
Otrā olbaltumviela piesietas magnētiskajām nanodaļiņām, tāpēc neironus var magnētiski stimulēt ugunij, kad austiņas rada magnētisko lauku. To varētu izmantot neironu stimulēšanai, lai pacienta prātā izraisītu attēlu vai skaņu. Kā koncepcijas pierādījumu grupa plāno izmantot sistēmu, lai pārraidītu attēlus no “vienas personas redzes garozas uz otru”.
"Spēja atšifrēt vai iekodēt maņu pieredzi ir kaut kas tāds, ko mēs salīdzinoši labi saprotam," sacīja Robinsons. "Zinātnes asiņojošajā malā es domāju, ka mēs esam tur, ja mums būtu tehnoloģija, lai to izdarītu."
Runā ar droniem
Bezpeļņas pētniecības institūta Battelle grupa uzņemas vērienīgāku izaicinājumu. Grupa vēlas ļaut cilvēkiem kontrolēt vairākus dronus, izmantojot tikai viņu domas, savukārt atsauksmes par tādām lietām kā paātrinājums un pozīcija nonāk tieši smadzenēs.
"Džoistika un datoru kursori ir vairāk vai mazāk vienvirziena ierīces," sacīja vecākais pētnieks Gauravs Šarms, kurš vada komandu. "Bet tagad mēs domājam par to, ka viena persona kontrolē vairākus dronus; un tas ir divvirzienu, tāpēc, ja drons virzās pa kreisi, jūs smadzenēs saņemsit maņu signālu, kas jums saka, ka tas pārvietojas pa kreisi."
Grupas plāns balstās uz speciāli izstrādātām nanodaļiņām ar magnētiskiem kodoliem un pjezoelektriskiem ārējiem apvalkiem, kas nozīmē, ka čaumalas var pārveidot mehānisko enerģiju elektriskā un otrādi. Daļiņas tiks ievadītas vai ievadītas degunā, un magnētiskie lauki tās virzīs uz specifiskiem neironiem.
Kad speciāli izstrādātas austiņas piemēro magnētisko lauku mērķa neironiem, magnētiskais kodols kustēsies un ārējam apvalkam radīs stresu, lai ģenerētu elektrisku impulsu, kas neironu izsauc. Process notiek arī apgriezti, un elektriskos impulsus no dedzinošajiem neironiem pārvērš sīkos magnētiskos laukos, kurus uztver detektori austiņās.
Šī procesa pārvēršana dronu vadīšanā nebūs vienkāršs, atzīst Šarma, taču viņš izbauda DARPA izvirzīto izaicinājumu. "Smadzenes ir pēdējā robeža medicīnas zinātnē," viņš teica. "Mēs to saprotam tik maz, kas padara šo pētījumu ļoti aizraujošu."
