Facebook: Implant cerebral pentru a decoda activitatea neuronală

În 2017, Mark Chevillet de la Facebook și-a acordat doi ani pentru a demonstra dacă este posibilă construirea unei tehnologii non-invazive capabile să citească 100 de cuvinte pe minut, din activitatea creierului.

Au trecut doi ani, iar verdictul este: „Promisiunea este acolo”, a declarat Chevillet pentru IEEE Spectrum: „Credem că va fi posibil”.

În calitate de director de cercetare al programului de interfață creier-computer Facebook Reality Labs, Chevillet intenționează să înainteze proiectul și obiectivul final al companiei de a dezvolta ochelari de realitate augmentată (AR) care pot fi controlaţi fără a fi nevoie să se vorbească cu voce tare.

Optimismul lui Chevillet este alimentat în mare parte de o premieră în domeniul interfețelor creier-computer care a fost anunţată în revista Nature Communications în data de 30 iulie: o echipă de la Universitatea din California, San Francisco, finanțată de Facebook Reality Labs, a construit o interfață creier-computer care decodează cu exactitate dialogul – cuvinte și expresii atât auzite și rostite de persoana care poartă dispozitivul – din semnalele creierului, în timp real.

Aceste rezultatele reprezintă un pas important către implanturile neuronale, care ar putea fi utilizate pentru a restabili comunicarea normală la pacienții care și-au pierdut capacitatea de a vorbi din cauza unui accident vascular cerebral, a leziunilor măduvei spinării sau a altor afecțiuni, spune autorul și neurochirurgul UCSF Edward Chang.

Cu toate acestea, Facebook este mai interesat de construirea ochelarilor de realitate augmentată decât de dispozitivele biomedicale. Această cercetare furnizează o dovadă a faptului că este posibilă decodarea vorbirii imaginate din semnalele creierului prin măsurarea activității populațiilor mari de neuroni, spune Chevillet. „Acest [rezultat] ajută la stabilirea specificațiilor cu privire la ce tip de dispozitiv de purtat este necesar să construim.”

În aprilie, echipa lui Chang a lansat o altă interfață creier-computer, capabilă să decodeze direct vorbirea din semnalele creierului. Scopul lucrării descrise în comunicatul din luna iulie a fost acela de a spori precizia decodificării activității creierului. „Decodăm două tipuri de informații din două părți diferite ale creierului și le folosim în context”, spune Chang. Rezultatul este un „impact considerabil” asupra preciziei decodării, spune el.

Această precizie îmbunătățită se bazează pe un concept simplu: adăugarea contextului. Folosind electrozi implantați în creierul a trei voluntari – pacienți supuși tratamentului pentru epilepsie, echipa lui Chang a înregistrat activitatea creierului în timp ce voluntarii ascultau un set de întrebări pre-înregistrate și își spuneau cu voce tare răspunsurile.

Aceste date despre creier au fost apoi folosite pentru a antrena algoritmii de învățare ai mașinilor. Mai târziu, când participanții la studiu au fost solicitați să răspundă din nou la întrebări, algoritmii au folosit doar activitatea creierului pentru a determina mai întâi dacă un voluntar asculta sau vorbea, și apoi încerca să decodeze discursul.

Majoritatea decodificatorilor de vorbire funcţionează făcând cea mai bună presupunere asupra sunetului a ceea ce gândește o persoană, astfel încât un decodificator cerebral normal este de așteptat să confunde cuvinte care sună similar, precum „sintetizator” („synthesizer”) și „îngrășământ” („fertilizer”). Noul sistem UCSF adaugă contextul pentru a ajuta la discriminarea între astfel de cuvinte. În primul rând, algoritmul prezice întrebarea ascultată dintr-un set cunoscut de întrebări, cum ar fi „Ce răspândiți pe un câmp?”. Această informație este folosită apoi drept context pentru a ajuta la prezicerea răspunsului: „Îngrășământ”.

 
Schema de decodare a discursului în timp real în timpul unei sarcini de întrebare (albastru) și răspuns (roșu). Edward Chang / Nature Communications

Prin adăugarea contextului, răspunsurile sunt semnificativ mai ușor de prevăzut pentru o interfață creier-calculator, spune Chang. Sistemul a fost capabil să decodeze discursul perceput (auzit) și produs (rostit) cu o precizie de până la 76% și, respectiv, 61%, folosind un set restrâns de întrebări și răspunsuri specificate. Dar echipa spune că speră să extindă vocabularul sistemului în viitor.

Algoritmi mai buni și computere mai rapide au îmbunătățit, de asemenea, viteza de decodare în studiu: ceea ce obișnuia să dureze săptămâni până luni de prelucrare offline se poate face în timp real, spune Chang.

Publicarea în liniște a acestui studiu examinat de experţi este în contrast puternic cu acoperirea mediatică extinsă ca răspuns la anunțul lui Elon Musk de la începutul luni iulie, ce trâmbița progresul companiei sale de augmentare a creierului, Neuralink. În timp ce Facebook intenționează să construiască ochelari AR care „ascultă” extern semnalele creierului folosind lumină infraroșie (descrisă la ora actuală într-o postare pe blogul companiei), Neuralink dezvoltă o serie de implanturi de 3.000 de electrozi flexibili pentru a augmenta funcționarea creierului.

Cele două anunțuri par să plaseze companiile într-o cursă pentru care să fie prima care să ofere o interfață comercială creier-calculator ce decodifică activitatea creierului. Dar progresul în direcția acestui obiectiv este mult mai probabil o trudă îndelungată decât o cursă scurtă. „Nu avem niciun plan real pentru astfel de produse, deoarece această tehnologie se află într-un stadiu foarte timpuriu al cercetărilor”, spune Chevillet.

Între timp, Chang speră să aducă în curând îmbunătăţiri semnificative pentru pacienții care nu pot vorbi. Toată activitatea de până acum a echipei a fost făcută cu voluntari care pot vorbi, iar acum echipa va petrece un an de lucru cu un singur participant cu pierderi de vorbire pentru a genera text pe ecranul computerului. Toate datele vor fi colectate de către UCSF și păstrate confidențial pe serverele universitare. Toate rezultatele colaborării cu Facebook sunt publicate și făcute accesibile comunității academice, subliniază Chang. „Sper să nu beneficiem doar noi de ceea ce facem, ci întregul domeniu.”

Citiţi şi:

Cipul pentru «augmentarea» creierului, disponibil în 3-5 ani. Dimensiuni între 1,9 şi 2,2 milimetri

Mark Zuckerberg investeşte 5 miliarde de dolari într-un implant în creier ce poate întrerupe de la distanţă mişcările unei persoane…

 

yogaesoteric
15 octombrie 2019