Nou birou al armatei SUA pentru cyborgi: pilotare neuronală de drone, interfeţe cerebrale

Capacitatea de a face legătura între creierul uman şi maşini, de a crea noi forme de viaţă şi de a construi detectoare de boli în stilul Star Trek va fi punctul central al unui nou birou al Departamentului Apărării SUA, informează defenseone.com

Noul departament, numit Biroul Tehnologiei Biologice, va servi ca centru pentru Agenţia de Proiecte de Cercetare Avansată de Apărare (Defense Advanced Research Projects Agency) DARPA şi pentru diverse programe de cercetare a creierului, biologie sintetică şi epidemiologie. Biroul va acoperi totul, de la fabricarea detectoarelor de arme biologice şi conectarea oamenilor la calculatoare, la proiectarea unor noi tipuri de materiale care ar putea sta la baza unor dispozitive viitoare.

Cyborgi, neurochipuri şi drone conduse de creierul uman

Creierul uman este adesea numit cel mai complex lucru din universul pe care-l cunoaştem, compus din 80-100 de miliarde de neuroni şi 100 de trilioane de conexiuni sinaptice. Acesta efectuează 10.000 de trilioane de operaţii pe secundă. Pentru a face o comparaţie: Super-computerul chinez Tianhe-2 este de aproximativ trei ori mai rapid decât creierul uman, şi poate efectua 33.860 trilioane de calcule pe secundă. Dar creierul uman are nevoie doar de 20 de waţi pentru a funcţiona, pe când Tianhe-2 are nevoie de 24 de milioane de waţi.

În ultimele două decenii, înţelegerea noastră despre creierul uman a avansat enorm prin imagistică prin rezonanţă magnetică funcţională (fMRI) şi scanarea la rezoluţie înaltă a creierului. Capacitatea noastră de a folosi semnalele creierului pentru a controla dispozitive a crescut într-un ritm similar, dar a conecta creierul la senzori şi părţi electronice nu este tocmai o chestiune simplă.

Un program al DARPA, Revolutionizing Prosthetics, care vizează ajutarea veteranilor de război care au membrele amputate să controleze mâini şi picioare protetice prin semnale creierului, fusese anunţat în 2009, dar abia recent a început să dea roade. Anul trecut, cercetătorii de la Institutul de Reabilitare din Chicago au făcut o demonstraţie cu o proteză de braţ cibernetic care funcţionează similar cu sci-fi-ul din filme gen RoboCop.

Noul Birou va supraveghea o varietate de programe care vizează înţelegerea atât a hardware-ului cât şi a software-ului creierului uman.

Programul Cortical Processor al agenţiei încearcă să recreeze în software capacitatea creierului de a recepţiona o mulţime de stimuli de la organele senzoriale şi de a alcătui modele de recunoaştere.

O potenţială aplicaţie a acestei cercetării este pilotarea neuronală a dronelor sau controlarea direcţiei unei aeronave de către pilot prin intermediul feedback-ul neurologic.

În 2010, profesorul de inginerie electrică Deniz Erdogmus de la Universitatea Northeastern, alături de alţi cercetători, au demonstrat cu succes pilotarea unui aspirator robot Roomba, folosind gândurile. În 2012, cercetătorii chinezi de la Universitatea Zhejiang au folosit EEG pentru a pilota un mic UAV (small consumer UAV). EEG este o metodă non-chirurgicală pentru înregistrarea semnalelor electromagnetice ale creierului prin intermediul unei căşti care este purtată pe craniu. Aceste semnale sunt suficient de puternice pentru a conduce anumiţi roboţi.

Acestea sunt tipurile de programe de cercetare care par să sugereze că nu mai este mult până intrăm în lumea aparatelor controlate de creier.

Avansarea în acest domeniu va necesita obţinerea de semnale nu doar puternice, ci şi mai precise, ceea ce înseamnă apropierea părţilor electronice de creier. Din păcate, ţesutul cerebral moale şi delicat nu se amestecă uşor cu circuitele. Este o provocare de o mare complexitate. Un grup de cercetători din Singapore au lansat recent o sondă neuronală care poate fi integrată în creier provocând, doar o mică deteriorare a structurilor celulare.

Cercetătorii de la Universitatea din Berkley au sugerat implantarea în creierul uman a unui "praf neuronal" de citire a minţii, pentru a facilita conectivitatea dintre om şi maşină.

În cazul în care acest praf ar fi împrăştiat într-un creier uman, ar putea forma un "sistem implantabil de interfaţare neuronală care ar rămâne viabil o viaţă întreagă". Acest praf este format din particule ce nu depăşesc 100 micrometri diametru şi reprezintă milioane de senzori ce ar permite măsurători ale activităţii neutronale.

Senzorii ar putea fi ataşaţi de "capetele unei reţele de sârmă fină", care ar putea fi introdusă direct în ţesutul cerebral. Acest lucru ar facilita o interfaţă între creierul uman şi maşină şi ar crea o "telepatie" mecanică.

Oamenii de ştiinţă de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) explică faptul că "fiecare particulă de praf neuronal este formată din circuite CMOS standard şi senzori care măsoară activitatea electrică în neuronii din apropiere. Acesta este cuplat la un material piezoelectric, care converteşte unde sonore de frecvenţă mare în semnale electrice şi invers".

În esenţă, acest praf neuronal ar funcţiona asemenea unui sistem RFID, care, de asemenea, ar stoca datele din reţeaua neuronală în exteriorul corpului şi ar putea fi accesate ulterior.