Neurokomunikace je forma komunikace , doprovázená přenosem údajů o fyziologických parametrech člověka a následně údajů o činnosti jeho mozku [1] . Jde o druh biokomunikací prováděných pomocí neurotechnologií .
Siamská dvojčata Krista a Tatyana Hogan , která se narodila v roce 2006, jsou příkladem přirozeně vyvinuté neurokomunikace . Dvojčatům srostly hlavy a mozek jednoho je spojen s mozkem toho druhého. Díky tomu si mohou vyměňovat myšlenky a pocity: jedna sestra ví, co vidí nebo cítí druhá [2] .
Neurokomunikační technologie lze využít pro snadné ovládání technických prostředků a interakci s umělou inteligencí , biomonitoring a protetiku, přímou operativní komunikaci, zažívání cizí zkušenosti, vzdělávání, společné řešení složitých problémů, řešení konfliktů, průzkum trhu, programování emocí atd. [ 3] Trh neurokomunikací byl vybrán jako jeden z klíčových trhů v rámci Ruské národní technologické iniciativy , ve které jsou označovány jako „ NeuroNet “. Tento termín označuje trh nástrojů interakce člověk-počítač založených na pokročilém vývoji v neurotechnologiích a zvyšování produktivity systémů člověk-stroj, stejně jako na mentálních a myšlenkových procesech [4] . Níže jsou uvedeny informace o největších oblastech použití neurokomunikací.
Díky úsilí DARPA byl vytvořen video monitorovací systém CT2WS , který slouží ke zvýšení inteligence vojáků . Sledováním nevědomých reakcí na události v zorném poli (signály mozkového „ detektoru chyb “) umožňuje zaznamenat 91 % nebezpečných předmětů ve srovnání se 47 % vnímaných nebezpečí u vojáků s běžným dalekohledem [5] .
Ještě více je v armádě potřeba technologií, které zkracují reakční dobu . Nejviditelnějším příkladem je dálkové ovládání bojových robotů pomocí rozhraní mozek-počítač, jak je ukázáno ve filmu " Fire Fox " (1982) [6] . Systémy syntetické telepatie ( angl. syntetická telepatie , technologiemi zprostředkovaná telepatie , počítačově zprostředkovaná telepatie ) zatím vypadají fantasticky , jejím prvním vzorem by měla být technologie bezhlasé komunikace mezi vojáky na bojišti objednaná DARPA Silent Talk [7] [8 ] .
Dálkové ovládání robotů je nezbytné i v civilní sféře. Pomůže to například realizaci projektů v extrémních klimatických zónách ( rozvoj Arktidy , údržba vrtných souprav na Dálném severu ) [9] .
I dnes forenzní věda používá metodu otisků myšlenek .. S rozvojem neurokomunikací se rozšíří schopnost číst myšlenky a zpřístupní ovládání mysli , což umožní předcházet kriminalitě [10] . Tato okolnost je zveličená ve sci-fi románu Rudyho Rückera Postsingular ( 2007) [11] .
Poté se elektronický náramek může vyvinout v neurobracelet. Samostatným směrem bude vytvoření nových způsobů identifikace osoby, neboť evoluce protéz umožní zločincům snadno změnit jejich obvyklé fyzické vlastnosti [12] .
Na celém světě trpí více než 2 miliardy lidí chorobami centrálního nervového systému . Každý rok se v Rusku stane v průměru 450 tisíc lidí obětí mrtvice . Existuje tedy potenciálně široká poptávka po neuroprotézách , exoskeletech pro pacienty s poraněním míchy , neinvazivních lékařských řešeních [13] [14] . Například slavný tvůrce nervových rozhraní Miguel Nicolelis inicioval projekt Walk Again , jehož cílem je vytvořit exoskeletony, které by paralyzovaní lidé mohli ovládat pomocí myšlení [15] .
Ještě potřebnější jsou technologie pro včasnou identifikaci nemocí ( screening ), které zabrání vzniku těžkých následků [14] . Takže v rámci konceptu „ mobilního zdraví “ již na trhu existuje poptávka po nositelných zařízeních s biofeedbackem (BFB), jako jsou fitness trackery.[16] . Tento druh diagnostiky je také potřebný v pracovních situacích. Zejména může poskytnout včasné varování před únavou pilota [17] . Perspektivy vizualizace by se neměly podceňovat : například ruský herní vývojář Nival použil v aplikaci InMind brýle pro virtuální realitu Oculus Rift , které uživateli umožňují cestovat uvnitř mozku [18] .
Konečně takový směr bioelektronikyjako elektroceutika, může tlačit na léčiva [19] . Přístroj Thync dokáže podle požadavku uživatele zvýšit tonus nebo naopak relaxovat stimulací spánkové oblasti a přístroje SetPoint Medical provádějí elektrickou stimulaci bloudivého nervu [17] .
Neurokomunikace mohou zvýšit počet mluvících živočišných druhů . Nyní v oblasti mezidruhové komunikacepodél linie "člověk-zvířata" vědci se již snaží rozluštit jazyk zvířat . Například profesor Kon Slobodchikoffze Severní Arizona Universitypracuje na vytvoření speciálních zařízení pro mobilní překlad (první takové zařízení se nazývá BowLingual, který přeložený z jazyka psů, vydala japonská společnost Takara v roce 2002) [20] .
Jeden z autorů teorie hereckých sítí, sociolog Bruno Latour , přitom předpokládal nejen možnost komunikace se zvířaty, ale dokonce je povýšil do postavení subjektů sociálních vztahů . Neuronová rozhraní umožní lidem a zvířatům koexistovat ve společné sociální síti : lidé budou moci nejen číst myšlenky zvířat, ale také ovlivňovat jejich chování, což v roce 2013 prokázal experiment na Harvard Medical School [21] . Jak bylo řečeno na Foresight Fleet v roce 2015 věnovaném NTI, NeuroNet to umožní
pošlete kočku do lékárny a psa pro chleba. [22]
Rozvoj internetu věcí by měl vést k nástupu stavu zvaného rozumné prostředí. Jeho konečným cílem bude vybudovat kolem člověka určitý individuální prostor .[23] . Ke správnému pochopení nuancí tohoto prostoru by chytrému prostředí měla pomoci interakce s lidskou psychikou. Technika se například bude schopna přizpůsobit emočnímu stavu majitele [17] . Pracovní skupina NeuroNet odhadla pravděpodobnou velikost trhu pro neurolife a internet věcí do roku 2020 na 7,1 bilionu. americké dolary [22] .
Směr neuromarketingu by měl posunout cílení reklamy na novou úroveň. Za prvé, marketingový výzkum je usnadněn schopností získat informace o nevědomých aktivitách spotřebitele (jako je sledování očí ). Nositelná zařízení s biologickou zpětnou vazbou umožní shromažďovat pole velkých dat o skutečném chování spotřebitelů. Za druhé, k ovlivnění rozhodování masového klienta budou šířeji využívány mechanismy nevědomého ovlivňování .[24] .
Požadavky trhu práce diktují potřebu seznamovat se s pokročilými technologiemi kognitivního rozvoje . Masové nadšení pro mikropolarizaci mozku tedy naznačuje velkou poptávku po umělém zvýšení mozkové aktivity [25] . Ideálním konečným výsledkem aplikace neurokomunikací ve vzdělávání by měla být situace, kdy se lidé mohou učit, aniž by se obtěžovali. Například v případě úspěšného řešení problému přenosu vědomí bude trénink spočívat ve stažení potřebných znalostípřímo do mozků studentů [26] . V roce 2015 dokázal Karim Benchenane ( fr. Karim Benchenane ) s kolegy na Vyšší průmyslové škole fyziky a chemie v Paříži zavést falešné asociace na spící myši. Podařilo se tak prokázat zásadní možnost stahování informací do mozku [17] [27] .
Existuje možnost objevení nových zdrojových stavů psychiky u člověka (včetně těch změněných , jako jsou ty, které studoval jeden z odborníků sociálního hnutí " Rusko 2045 " Oleg Bakhtiyarov ) [17] [28] . Vedoucí program Search Inside Yourself společnosti Google již dnes učí meditaci inženýry a počítačová hra Journey to Wild Divine , biofeedback , vám dokonce umožňuje zvládnout meditační praktiky sami [29] . Dokud nebude problém přenosu vědomí vyřešen, lze pomocí zařízení biofeedback trénovat i běžné duševní stavy . Zejména byla nalezena souvislost mezi takovou formou závislosti na internetu, jako je závislost na kybernetické komunikaci , a poklesem studijních výsledků [30] . Stále větší počet dětí trpí poruchou pozornosti . Takovým studentům by měli pomoci školitelé pozornosti , jako je program Play Attention [29] . Trénink mozku je mezi dospělými žádaný(zejména mluvíme o řešení společnosti Lumosity , ke kterému se přihlásilo více než 40 milionů uživatelů) [16] [31] .
Další výhodou neuronových rozhraní je možnost řídit postup osvojování výukového materiálu [32] . V první řadě bude student schopen sledovat ukazatele důležité pro učení; například neurální rozhraní vám řekne, kdy je mozek více naladěn na vnímání informací [17] . Pro účely ovládání je neuronové rozhraní vhodné i pro učitele, protože běžné elektronické simulátory používané ve výuce neumožňují sledovat logiku studentova uvažování [33] .
Na trhu počítačových her jsou přítomna první neurokomunikační řešení využívající elektroencefalografii (EEG) : jedná se o vstupně-výstupní periferní zařízení od Emotiv Systems , NeuroSky , Neural Impulse Actuator , hru Mindball [7] . Raymond Kurzweil čerpá ještě futurističtější perspektivu ponoření se do virtuální reality zevnitř nervového systému : v budoucnu budou nanoroboti schopni blokovat signály přicházející ze smyslů a nahrazovat je signály přijímanými mozkem z virtuální reality. vytvořit pocit úplné přítomnosti ve virtuálním prostředí. V takovém prostředí se můžete pohybovat s přáteli a společně procítit jakýkoli zážitek napříč spektrem smyslů [34] . M. Nicolelis si všímá velkého potenciálu virtuální turistiky : přeměna teleprezenčních zařízení na avatary umožní lidem získat realistické dojmy ze vzdáleného cestování na jiné planety a do dalších těžko dostupných koutů vesmíru [6] .
Stanislav Lem v " Součet technologií " (1963) zmínil koncept informační bariéry . Bariéra spočívá v tom, že stále více vědců musí zpracovávat stále větší objem vědeckých informací (viz informační exploze ). Jde však o proces s pozitivní zpětnou vazbou , protože nárůst počtu výzkumníků vede k dalšímu nárůstu množství nashromážděných informací. Podle Lema je možné, že k překonání informační bariéry bude zapotřebí další antropogeneze [35] .
Nevyhnutelným důsledkem informační exploze je prohlubování specializace vědců. Aby bylo možné syntetizovat obecné znalosti z výsledků vysoce specializovaných vědních oborů , je zapotřebí organizace kolektivní interdisciplinární interakce (viz také en:Společné vyhledávání informací ). Mezioborovou komunikaci zároveň komplikuje skutečnost, že odborníci různých specializací mají odlišnou terminologii . Úzkost specializace představuje také problém posuzování spolehlivosti znalostí, protože fyzik nemůže ověřit pravdivost tvrzení lékaře apod. [36]
Nyní jsou problémy úzké specializace překonávány crowdsourcingem , což je vlastně forma demokratizace získávání znalostí. Crowdsourcing dal vzniknout fenoménu občanské vědy : tisíce dobrovolníků se účastní projektů EyeWire a Foldit [37] . Nevyhnutelně se tato zkušenost rozšíří také do oblasti sociálního managementu [38] , jehož příkladem je projekt The Edge (realizovaný britskou Národní zdravotní službou ) [18] .
Neurokomunikace by měly zvýšit míru vzájemného porozumění mezi úzce specializovanými specialisty a úroveň důvěry v informace, umožňující výměnu myšlenek přímo, bez účasti prostředníků v podobě odborného žargonu [39] [40] . Pracovní skupina NeuroNet odhaduje možnou velikost trhu pro neuromorfní systémy velkých dat a syntézu znalostí na 253 miliard amerických dolarů do roku 2020 [22] .
Nedávné pokroky v pochopení toho, jak mozek funguje, jsou následující: Swiss Blue Brain Project dokázal vytvořit digitální rekonstrukci části mozku krysy obsahující 31 000 neuronů, 207 různých podtypů neuronů a 55 buněčných vrstev [41] , a Fred Gage z Salk Institute for Biological Studies dokázal vypěstovat „stárnoucí“ mozkové buňky [42] .
Vitalij Dunin-Barkovskij z hnutí Rusko 2045 slibuje získat podrobné schéma mozku vhodné pro umělou implementaci do ledna 2016 [43] . R. Kurzweil předpovídá, že úplné počítačové simulace lidského mozku bude dosaženo do 40. let 20. století [44] .
Provádějí se první přístupy k reprodukci vědomí na umělých médiích. LifeLike, projekt spolupráce s University of Central Floridaa University of Illinois , věnující se vytvoření virtuálního dvojníka zaměstnance americké National Science Foundation , Alexe Schwarzkopfa ( eng. Alex Schwarzkopf ). Dvojník musí uchovat pro další generace vědeckou a intelektuální zkušenost Schwarzkopfa, stejně jako jeho vzhled, mimiku, hlas, způsob komunikace [18] . Ještě v roce 2005 vytvořila společnost Davida Hansona umělého dvojníka spisovatele Philipa Dicka , který zemřel o 23 let dříve [45] .
V otázce interakce mozku s umělými předměty existují určité úspěchy. Při zahájení finálového turnaje Mistrovství světa ve fotbale 2014 zasadil první úder do míče pomocí exoskeletu muž s ochrnutýma nohama. Exoskeleton byl řízen mozkem, jehož aktivita byla odečítána na základě EEG díky čepičce s elektrodami ( angl. Braincap ) [15] [46] . Ve stejné době, v roce 2011, Doron Friedman, zaměstnanec Interdisciplinárního centra v Herzliya (Izrael) , pracoval na vytvoření avatara řízeného MRI [47] . Pod kontrolou jednoho ze studentů urazil avatar vzdálenost 2 000 km [48] .
Rozhraní mozek-počítač již byla dovedena do stádia komerčního zboží. Neuronová rozhraní australské společnosti Emotiv Systems tedy detekují mimiku, umožňují provádět neurostudie, pracovat s biofeedbackem, ovládat počítačovou hru nebo ovládat drony Parrot AR.Drone [49] . Pravda, rozhraní mají problém se čtením záměrů, chyby jsou většinou 25-40%. Průlom v tomto směru učinil v roce 2012 Andrew Schwartz z University of Pittsburgh , který dosáhl úrovně přesnosti 91,6 % [50] .
Zajímavostí je směr periferních neurointerface. Faktem je, že při ovládání protéz není nutné využívat zdroje mozku pro všechny manipulace. Stává se, že je dostatek zdrojů periferního nervového systému . Příkladem periferního neurointerface je zařízení Targeted Reinervation (TMR) vyvinuté v Chicagu [51] .
Pokud jde o interakci mozek-mozek , v této části stále probíhají laboratorní experimenty. V únoru 2013 tým M. Nicolise oznámil, že se jim podařilo propojit mozky dvou krys . Krysám byly implantovány elektrody připojené k počítačům a počítače byly připojeny přes internet. Krysy si vyměňovaly hmatové a motorické informace v reálném čase , ačkoli se nacházely na různých kontinentech : jedna v Jižní Americe (na území brazilského institutu IINN-ELS ) a druhá v Severní ( Duke University v americkém státě Severní Karolína ) [52] .
O něco málo přes měsíc později vědci z Harvard Medical School informovali o úspěchu mezidruhové neurokomunikace bez implantace implantátů , neinvazivním způsobem díky EEG. Lidští dobrovolníci si nasadili čepice s elektrodami a silou myšlenky dali do pohybu ocas krysy, která byla v narkóze [53] .
V srpnu téhož roku se University of Washington podařilo dosáhnout neurokomunikace mezi lidmi při hře střílečky . K dispozici jednomu hráči (Rajesh Rao, anglicky Rajesh Rao ) byla pouze obrazovka a klávesnice byla ve vedlejší místnosti od Andrea Stocco ( anglicky Andrea Stocco ). Rao nemohl sám stisknout klávesy a Stocco neviděl, co se děje na obrazovce. Rao posílal klíčové příkazy Stoccovu mozku pomocí čepice s elektrodami [17] [54] .
V roce 2015 provedla laboratoř M. Nicolise dva nové experimenty. V obou byla zvířata odměněna za úspěšnou skupinovou interakci. V jednom případě tři opice společně ovládaly umělou paži prostřednictvím rozhraní mozek-počítač, sledovaly její pohyb na monitoru a každá samostatně mohla manipulovat s postavou pouze podél jedné osy pravoúhlého souřadnicového systému . Experiment ukázal, že mozky primátů lze spojit do sebeadaptující počítačové struktury schopné dosahovat společných cílů [55] . Ve druhém experimentu byla vytvořena síť z mozků 4 potkanů [56] [57] .
Problémem je zatím nízká přenosová rychlost pomocí neuronových rozhraní tradičních informací. Například maximální rychlost psaní zpráv po písmenech v běžném jazyce od roku 2014 byla 40 znaků za minutu [58] . Pro zvýšení rychlosti interakce je nutné vyvinout speciální jazyk a doprovodné systémy strojového překladu schopné porozumět významům – tento problém by měl být vyřešen díky sémantickému webu [59] .
Druhým problémem je potřeba vytvořit adekvátní organizační formy síťové komunikace. Stejně jako v ICT dochází k přechodu od hvězdicové topologie k topologii sítě , tak i lidské kolektivy budou muset přijmout flexibilní, samoorganizující se formy [60] . Nyní se objevují zkušební formáty kolektivní interakce: předvídavost , World Café , technologie otevřeného prostoru . V horizontu 7-15 let by se měly objevit organizační technologie, které dokážou postavit skupinu libovolné složitosti pro jakýkoli úkol [61] .
Neurověda | |
---|---|
Základní věda |
|
Klinická neurověda |
|
Kognitivní neurověda |
|
Ostatní oblasti |
|