Neurocomunicarea este o formă de comunicare , însoțită de transferul de date privind parametrii fiziologici ai unei persoane , și ulterior de date despre activitatea creierului său [1] . Este un fel de biocomunicatii , realizate folosind neurotehnologii .
Surorile gemene siameze Krista și Tatyana Hogan , care s-au născut în 2006, sunt un exemplu de neurocomunicare dezvoltată în mod natural . Gemenii au crescut împreună capete, iar creierul unuia este conectat cu creierul celuilalt. Drept urmare, sunt capabili să facă schimb de gânduri și sentimente: o soră știe ce vede sau simte cealaltă [2] .
Tehnologiile de neurocomunicație pot fi utilizate pentru controlul ușor al mijloacelor tehnice și interacțiunea cu inteligența artificială , biomonitorizarea și protetica, comunicarea operațională directă, experimentarea experienței altcuiva, educația, rezolvarea comună a problemelor complexe, rezolvarea conflictelor, cercetarea pieței, programarea emoțiilor etc. 3] Piața neurocomunicațiilor a fost aleasă ca una dintre piețele cheie în cadrul Inițiativei Naționale Tehnologice a Rusiei , în care sunt denumite „ NeuroNet ”. Acest termen se referă la piața instrumentelor de interacțiune om-calculator bazate pe dezvoltări avansate în neurotehnologii și creșterea productivității sistemelor om-mașină, precum și a proceselor mentale și de gândire [4] . Mai jos sunt informații despre cele mai mari domenii de aplicare ale neurocomunicațiilor.
Prin eforturile DARPA , a fost creat sistemul de supraveghere video CT2WS , care servește sarcinii de îmbunătățire a inteligenței soldaților . Prin monitorizarea răspunsurilor inconștiente la evenimentele din câmpul vizual (semnalele creierului „ detectorul de erori ”), vă permite să observați 91% dintre obiectele periculoase, comparativ cu 47% din pericolele percepute la soldații cu binoclu obișnuit [5] .
Și mai mult în armată este nevoia de tehnologii care reduc timpul de reacție . Cel mai evident exemplu este controlul de la distanță al roboților de luptă folosind interfețe creier-calculator, așa cum se arată în filmul „ Focus Fox ” (1982) [6] . Sistemele de telepatie sintetică ( ing. telepatie sintetică , telepatie mediată de tehnologie , telepatie mediată de computer ) arată mai fantastic până acum , primul său eșantion ar trebui să fie tehnologia comunicării fără voce între soldații de pe câmpul de luptă comandată de DARPA Silent Talk [7] [8 ] ] .
Controlul de la distanță al roboților este necesar și în sfera civilă. De exemplu, acest lucru va ajuta la implementarea proiectelor în zone climatice extreme ( dezvoltarea Arcticii , întreținerea platformelor de foraj în nordul îndepărtat ) [9] .
Chiar și astăzi, criminalistica folosește metoda amprentelor gândurilor .. Odată cu dezvoltarea neurocomunicațiilor, capacitatea de a citi mințile se va extinde și va face disponibil controlul minții , ceea ce va face posibilă prevenirea criminalității [10] . Această împrejurare este exagerată în romanul științifico-fantastic al lui Rudy Rücker Postsingular (2007) [11] .
Apoi, brățara electronică poate evolua spre o neurobrățară. O direcție separată va fi crearea de noi modalități de identificare a unei persoane, deoarece evoluția protezelor va permite infractorilor să-și schimbe cu ușurință caracteristicile fizice obișnuite [12] .
La nivel mondial, peste 2 miliarde de oameni suferă de boli ale sistemului nervos central . În fiecare an, în Rusia, o medie de 450 de mii de oameni devin victime ale unui accident vascular cerebral . Astfel, există o cerere potențial mare de neuroproteze , exoschelete pentru pacienții cu leziuni ale măduvei spinării , soluții medicale neinvazive [13] [14] . De exemplu, faimosul creator de interfețe neuronale, Miguel Nicolelis , a inițiat Proiectul Walk Again , scopul său este de a crea exoschelete care ar putea fi controlate de persoanele paralizate cu ajutorul gândirii [15] .
Și mai necesare sunt tehnologiile de identificare precoce a bolilor ( screening ), care vor preveni apariția unor consecințe severe [14] . Deci, în cadrul conceptului de „ sănătate mobilă ”, există deja o cerere pe piață pentru dispozitive purtabile cu biofeedback (BFB), cum ar fi trackerele de fitness.[16] . Acest tip de diagnosticare este necesar și în situații de lucru. În special, poate furniza o avertizare timpurie a oboselii pilotului [17] . Perspectivele de vizualizare nu trebuie subestimate : de exemplu, dezvoltatorul rus de jocuri Nival a folosit ochelarii de realitate virtuală Oculus Rift în aplicația InMind, care permite utilizatorului să călătorească în interiorul creierului [18] .
În sfârșit, o astfel de direcție a bioelectroniciiprecum electroceuticele, poate împinge produsele farmaceutice [19] . Aparatul Thync , în funcție de solicitarea utilizatorului, este capabil să mărească tonusul sau, dimpotrivă, să se relaxeze prin stimularea zonei tâmplei , iar aparatele SetPoint Medical efectuează stimularea electrică a nervului vag [17] .
Neurocomunicațiile pot crește numărul de specii de animale vorbitoare . Acum în domeniul comunicării între speciide-a lungul liniei „om-animale”, oamenii de știință încearcă deja să descifreze limbajul animalelor . De exemplu, profesorul Kon Slobodchikoffde la Universitatea Northern Arizonalucrează la crearea de dispozitive speciale pentru traducerea mobilă (primul astfel de dispozitiv se numește BowLingual, care a tradus din limba câinilor, a fost lansat de compania japoneză Takara în 2002) [20] .
În același timp, unul dintre autorii teoriei actorului-rețea, sociologul Bruno Latour , și-a asumat nu doar posibilitatea de a comunica cu animalele, ci chiar le-a ridicat la statutul de subiecți ai relațiilor sociale . Interfețele neuronale vor permite oamenilor și animalelor să coexiste într-o rețea socială comună : oamenii vor putea nu numai să citească gândurile animalelor, ci și să le influențeze comportamentul, ceea ce a fost demonstrat în 2013 printr-un experiment la Harvard Medical School [21] . După cum sa spus la Flota Foresight 2015 dedicată NTI, NeuroNet va permite
trimite pisica la farmacie, iar cainele la paine. [22]
Dezvoltarea Internetului lucrurilor ar trebui să ducă la apariția unei stări numite mediu rezonabil. Scopul său final va fi acela de a construi un anumit spațiu individual în jurul unei persoane .[23] . Într-o înțelegere adecvată a nuanțelor acestui spațiu, mediul inteligent ar trebui ajutat de interacțiunea cu psihicul uman. De exemplu, tehnica se va putea adapta la starea emoțională a proprietarului [17] . Grupul de lucru NeuroNet a estimat dimensiunea probabilă a pieței pentru neurolife și Internetul lucrurilor până în 2020 la 7,1 trilioane. dolari SUA [22] .
Direcția de neuromarketing ar trebui să ducă direcționarea publicității la un nou nivel. În primul rând, cercetarea de marketing este facilitată de capacitatea de a obține informații despre activitățile inconștiente ale consumatorului (cum ar fi urmărirea ochilor ). Dispozitivele purtabile cu biofeedback vor permite acumularea de matrice de date mari despre comportamentul real al consumatorilor. În al doilea rând, pentru a influența luarea deciziilor unui client de masă , mecanismele de influență inconștientă vor fi utilizate mai larg.[24] .
Cerințele pieței muncii dictează necesitatea familiarizării cu tehnologiile avansate de dezvoltare cognitivă . Astfel, entuziasmul în masă pentru micropolarizarea creierului indică o mare cerere pentru o creștere artificială a activității creierului [25] . Rezultatul final ideal al aplicării neurocomunicațiilor în educație ar trebui să fie o situație în care oamenii să învețe fără să se deranjeze. De exemplu, în cazul unei soluții de succes la problema transferului de conștiință, antrenamentul va consta în descărcarea cunoștințelor necesaredirect în creierul elevilor [26] . În 2015, Karim Benchenane ( fr. Karim Benchenane ) împreună cu colegii de la Școala Superioară de Fizică și Chimie Industrială din Paris a reușit să introducă asocieri false la șoarecii adormiți. Astfel, a fost posibilă demonstrarea posibilității fundamentale de descărcare a informațiilor în creier [17] [27] .
Există posibilitatea de a descoperi noi stări de resurse ale psihicului la o persoană (inclusiv cele modificate precum cele studiate de unul dintre experții mișcării sociale „ Rusia 2045 ” Oleg Bakhtiyarov ) [17] [28] . Programul de conducere Google Search Inside Yourself le învață deja meditația inginerilor de astăzi , iar Journey to Wild Divine , un joc de computer cu biofeedback , vă permite chiar să stăpâniți practicile de meditație pe cont propriu [29] . Până la rezolvarea problemei transferului de conștiință, stările mentale obișnuite pot fi antrenate și cu ajutorul dispozitivelor de biofeedback . În special, a fost găsită o legătură între o astfel de formă de dependență de internet precum dependența ciber-comunicativă și o scădere a performanței academice [30] . Un număr tot mai mare de copii suferă de tulburare de deficit de atenție . Formatorii de atenție precum programul Play Attention [29] ar trebui să îi ajute pe acești studenți . Antrenamentul creierului este solicitat în rândul adulților(în special, vorbim despre soluția companiei Lumosity , la care s-au abonat peste 40 de milioane de utilizatori) [16] [31] .
Un alt avantaj al interfețelor neuronale este capacitatea de a controla progresul stăpânirii materialului educațional [32] . În primul rând, elevul va putea urmări indicatorii importanți pentru învățare; de exemplu, interfața neuronală vă va spune când creierul este mai adaptat la percepția informațiilor [17] . În scopuri de control, interfața neuronală este convenabilă și pentru profesor, deoarece simulatoarele electronice convenționale utilizate în educație nu permit urmărirea logicii raționamentului elevului [33] .
Primele soluții neurocomunicative care utilizează electroencefalografia (EEG) sunt prezente pe piața jocurilor pe calculator : acestea sunt dispozitive periferice de intrare-ieșire de la Emotiv Systems , NeuroSky , Neural Impulse Actuator , jocul Mindball [7] . Raymond Kurzweil desenează o perspectivă și mai futuristă a imersiunii în realitatea virtuală din interiorul sistemului nervos : în viitor, nanoroboții vor putea bloca semnalele care vin de la simțuri și le vor înlocui cu semnale primite de creier din realitatea virtuală, ceea ce va creați un sentiment de prezență completă în mediul virtual. Într-un astfel de mediu, vă puteți mișca cu prietenii și puteți simți împreună orice experiență din spectrul simțurilor [34] . M. Nicolelis remarcă marele potențial al turismului virtual : transformarea dispozitivelor de teleprezență în avatare va permite oamenilor să obțină impresii realiste ale călătoriilor de la distanță către alte planete și alte colțuri greu accesibile ale Universului [6] .
Stanislav Lem în „ Suma tehnologiei ” (1963) a menționat conceptul de barieră informațională . Bariera constă în faptul că din ce în ce mai mulți oameni de știință sunt obligați să proceseze un volum din ce în ce mai mare de informații științifice (vezi explozia de informații ). Cu toate acestea, acesta este un proces cu feedback pozitiv , deoarece o creștere a numărului de cercetători duce la o creștere suplimentară a cantității de informații acumulate. Potrivit lui Lem, este posibil ca pentru depășirea barierei informaționale să fie necesară o antropogenizare în continuare [35] .
O consecință inevitabilă a exploziei informaționale este aprofundarea specializării oamenilor de știință. Pentru a sintetiza cunoștințele generale din realizările ramurilor înalt specializate ale științei este necesară organizarea interacțiunii interdisciplinare colective (vezi și en:Căutarea colaborativă de informații ). În același timp, comunicările interdisciplinare sunt complicate de faptul că specialiștii de diferite specializări au terminologie diferită . Îngustimea specializării pune și problema evaluării fiabilității cunoștințelor, deoarece un fizician nu poate verifica adevărul afirmațiilor unui medic etc. [36]
Acum problemele specializării înguste sunt depășite prin crowdsourcing , care este de fapt o formă de democratizare a dobândirii cunoștințelor. Crowdsourcing-ul a dat naștere unui fenomen de știință cetățenească : mii de voluntari participă la proiectele EyeWire și Foldit [37] . Inevitabil, această experiență va fi extinsă și în domeniul managementului social [38] , un exemplu al căruia este proiectul The Edge (implementat de Serviciul Național de Sănătate din Marea Britanie ) [18] .
Neurocomunicațiile ar trebui să crească nivelul de înțelegere reciprocă între specialiștii îngust specializați și nivelul de încredere în informații, permițând schimbul de gânduri în mod direct, fără participarea intermediarilor sub forma jargonului profesional [39] [40] . Grupul de lucru NeuroNet estimează dimensiunea posibilă a pieței pentru sistemele de date mari neuromorfe și sinteza cunoștințelor la 253 de miliarde de dolari SUA până în 2020 [22] .
Progresele recente în înțelegerea modului în care funcționează creierul sunt următoarele: Proiectul Swiss Blue Brain a reușit să creeze o reconstrucție digitală a unei secțiuni a creierului de șobolan care conține 31.000 de neuroni, 207 subtipuri diferite de neuroni și 55 de straturi celulare [41] , iar Fred Gage de la Institutul Salk pentru Studii Biologice a reușit să crească celulele creierului „îmbătrânite” [42] .
Vitaly Dunin-Barkovsky de la mișcarea Rusia 2045 promite să obțină o schemă detaliată a creierului, potrivită pentru implementare artificială, înainte de ianuarie 2016 [43] . R. Kurzweil prezice că o simulare computerizată completă a creierului uman va fi realizată până în anii 2040 [44] .
Sunt întreprinse primele abordări ale reproducerii conștiinței pe medii artificiale. LifeLike, un proiect de colaborare cu Universitatea din Florida Centralăși Universitatea din Illinois , dedicată creării unui dublu virtual al unui angajat al American National Science Foundation , Alex Schwarzkopf ( ing. Alex Schwarzkopf ). Dublul trebuie să păstreze pentru generațiile viitoare experiența științifică și intelectuală a lui Schwarzkopf, precum și aspectul său, expresiile faciale, vocea, modul de comunicare [18] . În 2005, compania lui David Hanson a creat un dublu artificial al scriitorului Philip Dick , care murise cu 23 de ani mai devreme [45] .
Există anumite succese în problema interacțiunii creierului cu obiectele artificiale. La deschiderea turneului final al Cupei Mondiale FIFA 2014, prima lovitură la minge a fost dată cu ajutorul unui exoschelet de către un bărbat cu picioare paralizate. Exoscheletul era controlat de creier, a cărui activitate a fost citită pe baza EEG-ului datorită unui capac cu electrozi ( ing. Braincap ) [15] [46] . În același timp, în 2011, Doron Friedman, angajat al Centrului Interdisciplinar din Herzliya (Israel) , lucra la crearea unui avatar controlat prin RMN [47] . Sub controlul unuia dintre elevi, avatarul a parcurs o distanță de 2.000 km [48] .
Interfețele creier-calculator au fost deja aduse la stadiul de bunuri comerciale. Astfel, interfețele neuronale ale companiei australiane Emotiv Systems detectează expresiile faciale, vă permit să efectuați neurostudii, să lucrați cu biofeedback, să controlați un joc pe computer sau să controlați dronele Parrot AR.Drone [49] . Adevărat, interfețele au o problemă de citire a intențiilor, erorile sunt de obicei de 25-40%. O descoperire în această direcție a fost făcută în 2012 de Andrew Schwartz de la Universitatea din Pittsburgh , care a atins un nivel de precizie de 91,6% [50] .
De interes este direcția neurointerfețelor periferice. Cert este că atunci când controlați protezele, nu este necesar să folosiți resursele creierului pentru toate manipulările. Se întâmplă că există suficiente resurse ale sistemului nervos periferic . Un exemplu de neurointerfață periferică este dispozitivul Targeted Reinnervation (TMR) dezvoltat în Chicago [51] .
În ceea ce privește interacțiunea creier-creier , experimentele de laborator sunt încă efectuate în această parte. În februarie 2013, echipa lui M. Nicolelis a raportat că au reușit să conecteze creierele a doi șobolani . Șobolanii au fost implantați cu electrozi conectați la computere, iar computerele au fost conectate prin Internet. Șobolanii au făcut schimb de informații tactile și motorii în timp real , deși erau localizați pe diferite continente : unul în America de Sud (pe teritoriul institutului brazilian IINN-ELS ) și al doilea în nord ( Duke University din statul american Carolina de Nord ). ) [52] .
Puțin peste o lună mai târziu, oamenii de știință de la Harvard Medical School au raportat despre succesul neurocomunicațiilor interspecii fără implantarea implanturilor , într-un mod neinvaziv datorită EEG. Voluntari umani au pus capace cu electrozi și cu puterea gândului au făcut să se miște coada unui șobolan, care era sub anestezie [53] .
În august același an, Universitatea din Washington a reușit să realizeze neurocomunicarea între oameni în timp ce juca un shooter . La dispoziția unui jucător (Rajesh Rao, engleză Rajesh Rao ) a existat doar un ecran, iar tastatura era în camera alăturată de la Andrea Stocco ( în engleză Andrea Stocco ). Rao nu putea apăsa singur tastele, iar Stocco nu vedea ce se întâmplă pe ecran. Rao a trimis comenzi cheie la creierul lui Stocco folosind un capac cu electrozi [17] [54] .
În 2015, laboratorul lui M. Nicolelis a efectuat două noi experimente. În ambele, animalele au fost recompensate pentru interacțiunea de succes în grup. Într-un caz, trei maimuțe au controlat împreună un braț artificial prin interfețe creier-calculator, observând mișcarea acestuia pe monitor și fiecare individual putea manipula personajul doar de-a lungul unei axe a unui sistem de coordonate dreptunghiular . Experimentul a arătat că creierul primatelor poate fi combinat într-o structură de computer auto-adaptabilă capabilă să atingă obiective comune [55] . În al doilea experiment, a fost creată o rețea din creierul a 4 șobolani [56] [57] .
Până acum, rata scăzută de transmisie cu ajutorul interfețelor neuronale ale informațiilor tradiționale este o problemă. De exemplu, viteza maximă de tastare literă cu literă a mesajelor în limba obișnuită din 2014 a fost de 40 de caractere pe minut [58] . Pentru a crește viteza de interacțiune, este necesar să se dezvolte un limbaj special și sisteme de traducere automată însoțitoare capabile să înțeleagă semnificațiile - această problemă ar trebui rezolvată datorită Web-ului Semantic [59] .
A doua problemă este necesitatea de a crea forme organizaționale adecvate de comunicare în rețea. Așa cum în TIC există o tranziție de la o topologie stea la o topologie de plasă , la fel colectivele umane vor trebui să adopte forme flexibile, de auto-organizare [60] . Acum apar formate de încercare de interacțiune colectivă: previziune , World Café , tehnologie open space . În orizontul de 7-15 ani ar trebui să apară tehnologii organizaționale care să poată construi un grup de orice complexitate pentru orice sarcină [61] .
Neurostiinta | |
---|---|
Știința fundamentală |
|
Neuroștiința clinică |
|
Neuroștiința cognitivă |
|
Alte domenii |
|