İlon Maskın neyrotexnologiyalarınnan bu günki söhbət.

Neuralink şirkətinin başçısı İlon Mask insan üçün yeni beyin implantantı haqqında layihəsinin təqdimatı haqqında bəhs edir  

«Bio/mol/mətn» müsabiqəsi ilə bağlı məqalə: Bu məqalədə biz bu gün mövcud olan ən güclü neyrointerfeys haqqında bəhs edirik. Onu siçovullar üzərində sınaqdan keçirənə qədər perspektiv etibarilə insanlar üzərində klinik sınaqların aparılması nəzərdə tutulmuşdur. Bəs bu qurğu necə qurulmuşdur və o gələcəkdə istifadə olunması üçün hansı imkanları açır? Bütün bunları siz xəbər səpgili məqalədə öyrənəcəksiniz.

Neyrotexnologiyalar — beyin xəstəliyini müalicə etməyə və onun bacarıqlarını genişləndirməyə icazə verən müasir metodların toplumudur. Bu sahə təxminən 20 il bundan əvvəl formalaşmış və bu zaman beynin elektrik siqnallarını rəqəmsal məlumatlara dəyişmək ideyası meydana çıxmışdır. Sonuncular xarici priborların – neyro kompüterli interfeyslərin idarə olunması üçün komanda kimi istifadə olunurdular (neyrointerfeyslər).

Neyrointerfeyslər  — orqanizmin (beynin) sinir sistemi ilə elektron qurğu (kompüter) arasındakı siqnalların qəbul olunması və ötürülməsi qurğusudur. Hami bilir ki, baş və onurğa beyni neyronlardan ibarətdir. Onlardan hər biri emmbran potensialının dəyişilməsi hesabına xarici stimullara qarşı reaksiya göstərməyə qadirdir. Onun kəmiyyəti kifayət qədər böyükdürsə, o zaman oyanma həddini dəf etmək üçün neyron fəaliyyət potensialını və ya spaykı generasiya edir  (ingiliscə. spike — tikan deməkdir) 

Nüyrointerfeysləri bu siqnalları qeydə almağa və  onları kompüter üçün anlaşıqlı dilə çevirməyə qadirdir — məsələn, özündə informasiya daşıyan rəqəmsal kod  110010001110110101.

Onlar nəyə lazımdırlar?

Neyrointerfeysləri bir neçə səbəbdən istifadə edirlər.

Birincisi, onlar yaxınlar ilə sosial əlaqəbi qoruyub saxlamaqda iflis olunmuş insanlara kömək edirlər. Məsələn, Kaliforniya Universitetinin meyin implantantı lal insanlara onların fikrini nitqə çevirməyə icazə vermişdir . Onun necə işlədiyini anlamaq üçün sizin dostunuzun “Müharibə” və “Sülh” deyən zaman onda neyronların iki qruöu fəallaşır (buna müvafiq olaraq B və M). Siz birdən onun elektrik impulslarını qeyd etməyə və onları kompüter üçün anlaşılan dilə keçirməklə bağlı qərara gəlirsiniz. Bizim halda 1 — müəyyən neyronun fəallığı,  0 — isə onun yoxluğudur. Belə güman olunur ki, B qrupu 1001 koduna, М qrupu isə — 0110 koduna malikdir. Belə olan halda siz dostunuzun bu sözü tələffüz edənə qədər hansı sözün demək istədiyini anlaya bilərsiniz.

İkincisi, hər bir interfeys bir neçə elektrodların hesabına cərəyan keçirməyə və beynin zədələnmiş zonalarını sürətli şəkildə stimullaşdırmağa qadirdir. Bu yaxınlarda bu yanaşmanı Parkinson xəstəliyi və ya iflic kimi sinir sistemi pozğunluqlarının müalicə olunması üçün istifadə etməyə başlamışdırlar. Beynin elektrik stimulyasiyasının 2016 cı ildə təcrübədə tətbiqi istifadədə yüksək effektivliyi və təhlükəsizliyi göstərmişdir [buna nəyin hesabına nail olunduğunu araşdıraq. Məlum olduğu kimi, Parkinson xəstəliyi zamanı qara substansiya “nasaz vəziyyətdədir” (o gözlərin və barmaqların hərəkətinə görə cavabdehdir), iflic zamanı isə  — onurğa beynin bir hissəsi işləmir, yəni, hərəkət neyronlarının fəallaşması zənciri pozulur. Süni elektrostimulyasiya zədələnmiş hüceyrələrin işini müvəqqəti olaraq bərpa etmək lazımdır və bu insanlara fiziki məşğələləri yerinə yetirməyə icazə verir. Məşğələlər nəticəsində köhnələrini əvəz edən yeni neyronların artımına və bölünməsinə yardım edən neyrotrofik amillərin çoxluğu məşgələlər nəticəsində azad edilir. Bunun hesabına bu cür xəstəliklərin bərpa olunması və müalicə olunması baş verir.

Bəs onu kim kəşf etmişdir?

Neyrotexnologiyada bütün yeni layihələr nəinki böyük kapital qoyuluşu, eləcə də, robototexnika, proqramlaşdırma, neyrobiologiya, tibb sahəsindən fənnlərarası bilikləri tələb edir. Bu səbəbdən güclü və mehriban komandanı yaratmaq çox çətindir. Buna nail olan şirkətlərdən biri də Neuralink şirkətidir. 2016 cı ildə İlon Maks tərəfindən əsası qoyulmuş bu amerika neyrotexnoloji startapının ümumi maliyyələşməsi məbləği 150 milyon dollardan artıqdır. Əlbəttə, bu cür  «nəhəng» boş yerdə meydana çıxmamışdır və elmi tədqiqatlar şəklində böyük mirasa malikdir.

Hər şey koxlear implantantın yarandığı 1957 ci ildən başlandı. Eşitmə qabiliyyətinin bərpa olunması üçün indi ondan 300 000 artıq insan istifadə edir. Daha bir vacib mərhələ — “fikrin gücü” ilə siçanın kursorunu idarə etməyə və iflic olunmuş insanlara məlumat yazmağa icazə verən  Cyberkinetic şirkətindən qurğunun yaradılmasıdır.

Kaliforniya Universiteti kimi,  Cyberkinetic, Neuralink şirkəti də implant neyrointerfeysləri işləyib hazırlayır. Lakin onların məhsulunun xarakteristikaları yaxın rəqiblərdən bir qədər artıqdır.

Gəlin onlardan əsasını sadalayaq:

1.     Kiçik ölçülər. İnsanlar üçün çipin ölçüsü  4×5 mm təşkil edir.

2.     Elektrodların böyük sayı. Neuralink siçovullara 3000 artıq elektrodları tikmişdir. Əvvəllər 256 az elektrodları istifadə edirdilər.

3.     Yüksək biouyğunluq. Xüsusi polimer örtük öz tərkibinə görə beyin toxumasına oxşardır.

4.     Təhlükəsizlik. Robot səliqəli şəkildə «sapları» canlandırır.

5.     Uzunömürlülük. Qurğunun yüksək germetikliyi.

Neuralink necə işləyir?

Şirkətin əsas ideyası — kompüter siçanı və ya klaviatura vasitəsilə idarə olunmaq üçün iflis olunmuş insanlara qurğuları implantasiya etməyi öyrənməkdən ibarətdir. Əsas problem ondan ibarətdir ki, bu cür cihazlar həddən artıq böyükdür və istifadəsi rahat deyildir. Neuralink isə ölçüləri azaltmaq və qurğunun işinin davamiyyətini artırmaq istəyir. Digər ciddi tapşırıq elektrik stimulyasiyası yolu ilə onurğa və baş beynin travmalarının müalicə olunmasından ibarətdir. Bu həddən artıq vacibdir, çünki, yalnız iflic olunmuş insanların sayı hər il  375 mindən artıq  olur. Bu zaman elektrodların quraşdırılması bu xəstəliklərin müalicə olunmasının daha vacib tapşırıqlarından biridir, çünki o adətən qeyri – dəqiq proses olub, məftillərin də ölçüsü kifayət qədər böyükdür. Şirkət beyin damarlarının daha az zədələnməsi ilə elektrodları canlandıran səliqəli robotu ixtira etdi.

Bunun üçün komanda çox nazik “sapları” işləyib hazırladı. Onlardan hər birinin eni  5–50 mkm təşkil edir, və bu da insanın saçından üç dəfə nazik olub, neyronun ölçüsü ilə müqayisə olunur. Bu cür kompaktlıq toxumanın minimal olaraq zədələnməsini təmin edir. “Sapların” özü 32 elektroddan ibarət olub, onların hər biri elektrik siqnallarını tək – tək neyronlardan qeyd etməyə qadirdir  (şəkil. 1).

Şəkil 1. Müxtəlif rakurslardan “sapların” ümumi quruluşu. а — yandan görünüşü. b — yuxarıdan görünüşü.

Qeyd etmək lazımdır ki, bu məftillər biouyğun materialdan hazırlanmışdır və o da beyin üçün təhlükəli olan immun hücumlardan və iltihablardan yayınmağa kömək edir  (şəkil. 2).

Şəkil 2. Siçovulun beyin toxumasına quraşdırılmış «saplar»

“Sapların” beyində canlandırılması üçün şirkət mürəkkəb neyro cərrah robotonu yaratmışdır (şəkil. 3) və o, bir dəqiqədə altı sapı və ya qoymağa 6×32=192 elektrodu qoymağa qadirdir.

Şəkil 3. Neyrocərrahi robotun xarici görünüşü 

Onun əsas xüsusiyyəti – ayrıca rejim olub, tənəffüs nəticəsində beynin toxumalarının kiçik yerdəyişmələrini izləməyə və dəqiq hərəkətləri icra etməyə icazə verir  (şəkil. 4). Cərrah qurğunun dəqiqliyini artırmaq üçün mikro tənzimlənməni həyata keçirə bilər. Bu cür alət “sapları” mikron dəqiqliyinə qədər canlandırır və pasiyentin betin damarlarının zədələnməsi riskini azaldır.  Robotun uğurla 44 məfrildən 40 – nı uğurla quraşdırdığı yaxşı məlumdur  (90% artıq) . «Sapların» sağalması prosesinə 3 videoda nəzər salmaq mümkündür.

Şəkil 4. Robot – neyrocərrahın mərhələli işi. 1 — İynə beyin toxumasına yaxınlaşır. i. İynə. ii. «Sap». 2 и 3 — «Sapın» quraşdırılması. 4 — İşin tamamlanması. iii və iu. Quraşdırılmış  «sap».

Sanki elektrodlar yerindədir və iş tamamlanmışdır, lakin işin əsas mərhələlərindən biri başlayır – beynin fəallığı qeyd olunur və ötürülür. Bu proses yaxın neyronlardan daxil olan siqnalların tutulmasına və hər birində beyron impulslarını filtrasiya edən və gücləndirən anoloji piksellərin (şəkil 5) külli miqdarda olduğu çiplərdən birinin ötürülməsinə əsaslanır.

Şəkil 5. Anoloji pikselin iş prinsipi. Neyron siqnalı ardıcıl olaraq gücləndirici – filtr – dəyişdirici zəncirindən keçir və ikili koda yazılır.

Daha sonra siqnalları rəqəmsal koda çevirirlər. Yekun nəticədə, informasiya 3000 artıq elektroda malik olan qurğuya yazılır  (şəkil. 6). Bu real zaman kəsiyi ərzində 1000 neyrondan ibarət olan daha dəqiq informasiyanı qeyd etməyə və onu təhlil etməyə icazə verir.

Şəkil 6. Siçovullar üçün intiqallı sensor qurğusu. А — Çip. В — «Sapların» dəsti. С — Korpus. D — açıcı cihaz USB-C.

Nəticələr

Elm adamları artıq laboratoriya siçovulları üzərində 19 əməliyyat keçirmişdirlər və 87% hallarda  «saplar» uğurla quraşdırılmışdır (şək. 7). Hər bir əməliyyatın müddəti təxminən 45 dəqiqə təşkil etmişdir.

Şəkil 7. Neuralink şirkətindən intiqallı neyro implant ilə siçovul – kiborq 

İlon Maskın sözlərinə görə, sensoru kpmpüterin kursorunu idarə etməyi bacaran meymunun üzərində də sınaqdan keçirdilər. Lakin komanda deyir ki, bu tədqiqatın nəticələrini bir qədər gec dərc edəcəklər.

Bəs insanlar hanı?

Buna qədər biz USB-C portu ilə intiqallı qurğudan bəhs edirdik, lakin gələcəkdə komanda internetə naqilsiz qoşulmağı planlaşdırır. Bunun üçün o, çox balaca və güclü  N1 çipini işləyib hazırladı (şək. 8). Şirkətin düşündüyü kimi, dörd bu cür sensor iflis olmuş insanın beyninə quraşdırılacaqdır  (cəmi 4096 elektrod), və onlardan üçü motor qabığında və biri isə - somatosensor nahiyədə yerləşəcəkdir (təmasların qavranmasına və bədən hərarətinə görə cavabdeh olan). Bütün bu sistem nəinki “fikirləri hesablamağa” icazə verəcək, eləcə də, xarici mühitdən hissiyyat şəklində əks əlaqə yaradacaqdır.  Əlbəttə, bu texnikanın quraşdırılması qorxunc təsir bağışlayır  — əlində neştər olan cərrahlar sizə hər hansı bir çipləri quraşdırırlar. Lakin gələcəkdə prosesi daha sürətli və ağrısız etmək üçün lazeri istifadə etmək planlaşdırılır. Bir çox hallarda bu cür metod görmə qabiliyyətinin lazerlə korreksiyasına bənzəyir.

Şəkil 8. N1 çipin ölçüsü 4×5 mm təşkil edir. O 1024 elektroda malikdir və onlar da naqilli versiyadan fərqli olaraq dörd dəfə güclüdürlər.

Şəkil 9. İnsan üçün implantın quraşdırılması sxemi. а — Ötürücüyə qoşulmuş çiplər. b — “Saplı”  implant olunan çip.

Bu zaman  komanda telefonun, siçanın kursorunun və klaviaturanın idarə olunması üçün  Neuralink təlim əlavəsini yaradacaqdır (şəkil. 10). Bu istifadəçilərin qurğuya uyğunlaşmasını güclü şəkildə yüngülləşdirir.

Şəkil 10. Neuralink şirkətindən təlim əlavəsi 

Təqdimatda İlon Maskın qeyd etdiyi kimi, 2020 ci ilin sonunda insanlar üzərində sınaqların keçirilməsi planlaşdırılır. Lakin şirkətdə resenziya olmadan yalnız bir elmi məqalə  Preprint   mövcuddur, buna görə də, bu cür təcili kinik sınaqlar haqqında danışmaq hələ çox tezdir.

Süni intellekt ilə əlaqə

İndi süni intellekt (Sİ) sürətlə inkişaf edir və onun gələcəkdə yarada biləcəyi təhlükə imkanı ilə bağlı mübahisılər gedir. Ssenarilərdən birinə görə alimlər həm fiziki gücünə, həm də intellektə görə onlardan qat – qat artıq olan texnikanı yarada bilərlər. Əgər bu maşın nəzarət altından çıxarsa, o zaman o o qədər sürətlə yaxşılaşır ki, bu zaman insanlar geridə qalır. Buna görə də, əksəriyyət belə hesab edir ki, artıq indidən pis nəticəyə hazırlaşmaq lazımdır. “Sİ – insan hibridini” yaratmaq üçün gələcəkdə öz qurğusunu istifadə etməyi planlaşdıran Mask da belə hesab edir.  Onun fikrincə, qabaqcıl texnologiyalar ilə rəqabət aparmaq üçün yaxın vaxtda bu zəruri olacaqdır. İdeal olaraq isə bu interfeys olacaqdır və o, insanlara “təfəkkürün gücü” ilə  internetə dərhal sorğu vermək və dərhal da cavab almaq imkanı verir. İndi bu texnologiyanın kəşf olunmasının təqribi müddətləri haqqında bəhs etmək və nikbin nəticələr əldə etmək çox çətindir, çünki  hələ ki Neuralink jurnalında onların insan üçün quraşdırılmasının etibarlılığı və təhlükəsizliyi ilə bağlı dəlil – sübutlar kifayət qədər azdır.

Nəticə

Neyrointerfeyslər — ən yaxşı gələcəyə aparan yeni texnologiyalardır! Artıq indi onlar epilepsiya, Parkinson xəstəliyi və iflic kimi xəstəlikləri müalicə edirlər. Bütün bunlardan əlavə, bu qurğu neyrobiologiyada tədqiqatın yeni vasitəsidir və buna görə də, onlar beyindən daxil olan külli miqdarda məlumatların axınını daşıyırlar. Prosesin özü insan genomunun şifrəsinin açılması ilə bağlı işi xatırladır. Biz informasiyanı oxuyur, onu daşıyıcıya yazır və təhlil edirik, yalnız DNT sekventorunun əvəzinə bizdə elektrodlar ilə çip beyin hüceyrələrinin fəallığını hesablayır. Xoşbəxtlikdən, insanlar 256 elektrodu istifadə edərək yalnız təfəkkürün gücü ilə nitqin sintezatorunun və robotlaşdırılmış ətrafların, kursorun idarə olunması üçün neyronların “dilinin” anlaşılmasında böyük addımlar atmışdırlar. İndi isə təsəvvür edin ki, sizdə təxminən 4000 vardır? Biz, fikirlərin köməyi ilə ünsiyyətdə ola bilər və ya süni intellekt ilə “sıx əlaqəyə” daxil ola bilərikmi? Bəs bu nəyə gətirib çıxaracaqdır? Mən ümid edirəm ki, bu suallara cavabları   XXI yüzillikdə öyrənəcəyik.