Τετάρτη, 7 Αυγούστου 2019

Το όραμα διεπαφής ανθρώπινου εγκεφάλου – υπολογιστικού νέφους. Heads in the cloud: Scientists predict internet of thoughts 'within decades'

Αρχίζει να ανατέλλει η εποχή του Διαδικτύου των Πραγμάτων, όταν όλες οι μηχανές και τα αντικείμενα, τόσο τα σταθερά όσο και τα κινούμενα, θα είναι «έξυπνα» και θα επικοινωνούν μεταξύ τους πίσω από την πλάτη των ανθρώπων. Researchers predict that exponential progress in nanotechnology, nanomedicine, artificial intelligence, and computation will lead this century to the development of a 'human brain/cloud interface' (B/CI), that connects neurons and synapses in the brain to vast cloud-computing networks in real time. Image via Pixabay

Αρχίζει να ανατέλλει η εποχή του Διαδικτύου των Πραγμάτων, όταν όλες οι μηχανές και τα αντικείμενα, τόσο τα σταθερά όσο και τα κινούμενα, θα είναι «έξυπνα» και θα επικοινωνούν μεταξύ τους πίσω από την πλάτη των ανθρώπων.

Η τεχνητή νοημοσύνη και η ανάπτυξη των δικτύων πέμπτης γενιάς (5G) είναι οι δύο βασικές τεχνολογίες που ωθούν τις εξελίξεις προς αυτήν την κατεύθυνση.

Όμως, μερικοί επιστήμονες έχουν ήδη αρχίσει να οραματίζονται και να εργάζονται για να υλοποιήσουν κάτι ακόμη πιο τολμηρό, το Διαδίκτυο των Σκέψεων, μια εποχή όπου θα υπάρχουν διεπαφές ανθρωπίνου εγκεφάλου – υπολογιστικού νέφους (human brain/cloud interfaces). Αυτό θα δώσει στους ανθρώπους -μέσω της σκέψης και μόνον- άμεση πρόσβαση τόσο στις σκέψεις των άλλων όσο και στον τεράστιο όγκο δεδομένων των μηχανών.

Artistic representation of neurons (with blue processes) and glial (white) cells. Image credit: Yuriy Svidinenko, Nanobotmodels Company

Φανταστείτε ένα μέλλον όπου ο καθένας θα μπορεί με το μυαλό του να έρχεται σε προσωπική επαφή με όλη τη γνώση του κόσμου – τουλάχιστον όση θα βρίσκεται αποθηκευμένη σε ψηφιακή μορφή.

Θα αρκεί να σκέπτεται κάτι ή να θέτει ένα ερώτημα με τη σκέψη του και η απάντηση θα έρχεται αμέσως μέσα στο μυαλό του και όχι σε κάποια οθόνη, όπως σήμερα, όπου πρέπει μέσω κάποιας ηλεκτρονικής συσκευής να θέτει το ερώτημα στη μηχανή αναζήτησης της Google.

Οι τηλεπικοινωνίες, η εκπαίδευση, η εργασία, ο ίδιος ο κόσμος όπως τον ξέρουμε σήμερα θα μεταμορφωθεί ριζικά με μια τέτοια τεχνολογία.

Μια διεθνής ομάδα ερευνητών (από ΗΠΑ, Καναδά, Ρωσία και Αυστραλία), με επικεφαλής επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας – Μπέρκλεϊ, παρουσίασε το όραμά της στο περιοδικό Frontiers in Neuroscience (Σύνορα στη Νευροεπιστήμη), προβλέποντας ότι είναι εφικτό να γίνει πραγματικότητα μέσα στον 21ο αιώνα, χάρη στην εκθετική πρόοδο σε πολλά πεδία, όπως η νανοτεχνολογία, η νανοϊατρική, η τεχνητή νοημοσύνη και η επιστήμη των υπολογιστών.

Είναι θέμα χρόνου, όπως λένε, να συνδεθούν σε πραγματικό χρόνο τα ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα με τα τεράστια δίκτυα του υπολογιστικού νέφους.


Artistic representations of synaptobot (left) with diamondoid depiction (right) and calibrating at an axon (below). Oscillating piezo “fins” in conjunction with a central ovoid orifice might enable flow-through propulsion. In one configuration, ultrasensitive extendible/retractable “cuff” nanosensors might externally encircle synaptic gaps to monitor neurotransmitter traffic. [Image credits: (left) Frank Boehm, Nanoapps Medical, Inc. and (right and below) Yuriy Svidinenko, Nanobotmodels Company. (These conceptual illustrations do not represent the actual neuralnanorobot design of the synaptobots)]

Το όραμα μιας τέτοιας διεπαφής εγκεφάλου – νέφους είχε αρχικά ο φουτουριστής μηχανικός και συγγραφέας Ρέι Κουρτσγουέιλ, ο οποίος υποστήριξε ότι νευρωνικά νανορομπότ θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να συνδέσουν το βιολογικό νεοφλοιό του ανθρωπίνου εγκεφάλου με το συνθετικό «νεοφλοιό» του υπολογιστικού νέφους. Με τον τρόπο αυτόν, υποστήριξε, θα είναι δυνατός ο άμεσος έλεγχος των σημάτων από και προς τα εγκεφαλικά κύτταρα.

Artistic representations of wireless nanoscale transmitter (left), and in its diamondoid form (right), which might interconnect to form an evenly distributed mesh network, subsequent to self-embedding at the periphery of the brain, on or within the skull. [Image credits: (left) Frank Boehm – Nanoapps Medical, Inc.; (right) Yuriy Svidinenko – Nanobotmodels Company. (These conceptual illustrations do not represent the actual neuralnanorobot design of the wireless nanoscale transmitter)].

Ο ερευνητής δρ Ρόμπερτ Φρέιτας του Ινστιτούτου Μοριακής Παραγωγής στην Καλιφόρνια πιστεύει ότι «τέτοιες συσκευές νανορομπότ θα κυκλοφορούν μέσα στα ανθρώπινα αιμοφόρα αγγεία, θα διασχίζουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και θα αυτοεγκαθίστανται ανάμεσα ή μέσα στα εγκεφαλικά κύτταρα. Στη συνέχεια θα μεταδίδουν ασύρματα κωδικοποιημένες πληροφορίες προς και από ένα δίκτυο υπερυπολογιστών συνδεδεμένων στο νέφος, επιτυγχάνοντας έτσι σε πραγματικό χρόνο την παρακολούθηση του εγκεφάλου και την άντληση δεδομένων».

Αν ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία τύπου «Μάτριξ», είναι γιατί όντως θυμίζει κάτι τέτοιο. Οι άνθρωποι θα μπορούν να «ανεβάζουν» πληροφορίες στο Δίκτυο και να «κατεβάζουν» ό,τι θέλουν από αυτό – και όλα αυτά μέσα σε κλάσματα του δευτερολέπτου.

«Ένα ανθρώπινο σύστημα διεπαφής εγκεφάλου – νέφους μέσω νευρωνανορομποτικής θα επιτρέψει στους ανθρώπους να έχουν άμεση πρόσβαση σε όλη τη συσσωρευμένη ανθρώπινη γνώση που βρίσκεται στο νέφος, πράγμα που θα αναβαθμίσει σημαντικά τις ανθρώπινες ικανότητες μάθησης και νοημοσύνης» σύμφωνα με τον ερευνητή δρα Νούνο Μάρτινς του Εθνικού Εργαστηρίου Λόρενς Μπέρκλεϊ των ΗΠΑ.

Παγκόσμιος υπερ-εγκέφαλος και συλλογική σκέψη

Brain-to-brain interface (BTBI) for information transfer between human subjects. The emitter subject is shown on the left, where sensorimotor cortex activity was recorded using EEG electrodes. The emitter performed an imagery based binary motor task: imagery of the feet (bit value 0) versus imagery of the hands (bit value 1). The receiver subject is shown on the right. The TMS coil was positioned differently over the visual cortex for 1 and 0 bit values, and evoked or did not evoke phosphenes (flashes of light), respectively. An Internet link was used for this brain-to-brain communication. Image reproduced from Grau et al. (2014).

Το επόμενο λογικό βήμα θα είναι η δημιουργία ενός ενιαίου παγκόσμιου υπερ-εγκεφάλου, που θα διασυνδέει τα επιμέρους δίκτυα των εγκεφάλων και των «έξυπνων» μηχανών.

Όταν αυτό γίνει, τότε η ατομική ανθρώπινη σκέψη θα έχει μετατραπεί σε συλλογική. Το ανθρώπινο μυαλό δε θα είναι πια μια ατομική φυλακή ή ένα ατομικό καταφύγιο, με ό,τι καλό ή κακό μπορεί να σημαίνει κάτι τέτοιο.

Αν και δεν είναι ιδιαίτερα εξελιγμένο προς το παρόν, ένα πειραματικό σύστημα ανθρώπινου εγκεφαλικού δικτύου (BrainNet) έχει ήδη δοκιμαστεί, επιτρέποντας την ανταλλαγή πληροφοριών μέσω της σκέψης και του νέφους ανάμεσα σε ατομικούς εγκεφάλους.

«Με την ανάπτυξη της νευρωνανορομποτικής τεχνολογίας, οραματιζόμαστε τη μελλοντική δημιουργία υπερ-εγκεφάλων, που θα μπορούν να αξιοποιήσουν σε πραγματικό χρόνο τις σκέψεις και τη νοητική δύναμη του οποιουδήποτε αριθμού ανθρώπων και μηχανών. Αυτή η διαμοιρασμένη γνωστική λειτουργία θα φέρει επανάσταση στη δημοκρατία, θα βελτιώσει την ενσυναίσθηση και τελικά θα ενοποιήσει πολιτισμικά τις διαφορετικές ανθρώπινες ομάδες σε μια αληθινά παγκόσμια κοινωνία» ανέφερε ο Μάρτινς.

Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις της διεθνούς επιστημονικής ομάδας, ήδη οι σημερινοί υπερυπολογιστές διαθέτουν ταχύτητες επεξεργασίας ικανές να διαχειριστούν τους αναγκαίους τεράστιους όγκους νευρωνικών και ψηφιακών δεδομένων, πολύ περισσότερο που κάθε χρόνο κάνουν την εμφάνισή τους ολοένα ισχυρότεροι υπερυπολογιστές.

Η μεταφορά νευρωνικών (εγκεφαλικών) δεδομένων από και προς τους υπερυπολογιστές στο νέφος πιθανότατα θα αποτελέσει μεγαλύτερη δυσκολία, με αυξημένο κίνδυνο για «μποτιλιάρισμα».

«Η πρόκληση αφορά όχι μόνο το να βρεθεί το εύρος ζώνης για μια τέτοια παγκόσμια μεταφορά δεδομένων, αλλά επίσης το να καταστεί εφικτή η ανταλλαγή δεδομένων με τους νευρώνες μέσω μικροσκοπικών συσκευών ενσωματωμένων βαθιά μέσα στον εγκέφαλο» δήλωσε ο Μάρτινς.

Μια λύση που προτείνουν οι ερευνητές είναι η χρήση μαγνητοηλεκτρικών σωματιδίων που θα ενισχύουν αποτελεσματικά την επικοινωνία ανάμεσα στα εγκεφαλικά κύτταρα (τους νευρώνες) και το υπολογιστικό νέφος.

Αυτά τα νανοσωματίδια έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί σε ζωντανά ποντίκια για να «ζευγαρωθούν» εξωτερικά μαγνητικά πεδία με νευρωνικά ηλεκτρικά πεδία, ώστε η ενίσχυση των μαγνητικών σημάτων να οδηγεί σε τροποποίηση της ηλεκτρικής δραστηριότητας των νευρώνων.

Ο Μάρτινς πιστεύει ότι «αυτό μπορεί να δουλέψει και αντίστροφα: τα ηλεκτρικά σήματα που παράγονται από τους νευρώνες και τα νανορομπότ θα μπορούν να ενισχυθούν μέσω των μαγνητοηλεκτρικών σωματιδίων, πράγμα που θα επιτρέψει την ανίχνευση των σημάτων έξω από το κρανίο».

Μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για τη δημιουργία διεπαφών ανθρωπίνου εγκεφάλου – υπολογιστικού νέφους θα είναι με ποιον τρόπο αυτά τα νανοσωματίδια και τα νανορομπότ θα εισαχθούν με ασφάλεια στον εγκέφαλο μέσω της κυκλοφορίας του αίματος.

Οι ερευνητές δήλωσαν πάντως αισιόδοξοι ότι, παρά τις τεχνικές δυσκολίες, «ένα Διαδίκτυο των Σκέψεων θα έχει γίνει πραγματικότητα έως το τέλος του αιώνα μας».

Φυσικά, δε χρειάζεται να έχει διαβάσει κανείς δυστοπική επιστημονική φαντασία για να αντιληφθεί ότι η εξέλιξη αυτή μπορεί κάλλιστα να έχει και σκοτεινές πλευρές για την ανθρωπότητα.