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.
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.