19/08/2020 - “Estamos muito longe de entender o que está acontecendo no cérebro”. Seu cérebro, com uma porta USB-C nele. Essa é a visão de Elon Musk para Interfaces Cérebro-Máquina (IMC). Em um polêmico artigo de julho de 2019, ele afirmou que sua empresa Neuralink deu um grande passo em direção à construção de um "sistema BMI escalável de alta largura de banda" que permitiria ao cérebro humano "transmitir dados eletrofisiológicos de banda larga completa" para uma rede, usando uma combinação de sondas de polímero ultrafinas, um robô neurocirúrgico que os costura no cérebro e componentes eletrônicos personalizados de alta densidade.
Um “único cabo USB-C fornece streaming de dados de largura de banda total do dispositivo”, observou o jornal: o dispositivo foi costurado, em teoria, ao córtex cerebral. Os neurocientistas estavam em vários tons de intrigado, chocado e desdenhoso: o hardware customizado só captava ruído, eles sugeriram: a interpretação das ondas cerebrais simplesmente não era tão avançada; as questões éticas foram pronunciadas; o corpo rejeitaria esse nível de intervenção; onde estava a revisão por pares do artigo?
Um ano depois, Musk prometeu uma atualização do Neuralink. Isso foi criptografado por Musk em julho de 2020, com os tweets: “Se você não pode vencê-los, junte-se à declaração de missão do Neuralink” e “Atualização do progresso em 28 de agosto”. Dez dias antes da revelação, decidimos fazer um balanço do trabalho do Neuralink e a discussão em andamento sobre o potencial do IMC; falando com uma série de especialistas do setor sobre para onde o trabalho estava indo e como a visão de Musk era realista. O Neuralink começou como uma forma de avançar a tecnologia do IMC: descrito por uma organização, a Mayo Clinic, como uma tecnologia que “adquire sinais cerebrais, os analisa e os traduz em comandos que são retransmitidos para dispositivos de saída que realizam as ações desejadas”. (Muitos observadores suspeitam que a atualização pendente terá a ver com a parte "analise-os" dessa declaração, e a declaração "se você não pode vencê-los" de Musk refere-se às suas preocupações bem documentadas sobre o poder da IA.)
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Essas "ações desejadas" podem ser como mover uma cadeira de rodas sem o uso dos braços ou como controlar membros biônicos: "É plausível imaginar que um paciente com lesão na medula espinhal poderia controlar com destreza um mouse e teclado digital", escreveu Musk em o jornal de 2019. “Quando combinada com técnicas de estimulação espinhal que melhoram rapidamente, no futuro essa abordagem pode restaurar a função motora. As interfaces neurais de alta largura de banda devem permitir uma variedade de novas possibilidades terapêuticas ”. Embora este possa ser o ponto de partida para o Neuralink, as ambições de quem trabalha em estreita colaboração com o IMC incluem, para alguns, a esperança de que a tecnologia possa eventualmente ser usada para conectar a raça humana por meio de uma “rede neural” genuína; permitir que as pessoas se comuniquem por meio de pensamentos e imagens em vez de palavras, e até mesmo ceder sua função motora a terceiros, com seu consentimento *. As idéias por trás disso têm suas raízes em um transumanismo vertiginoso. Enquanto isso, problemas muito físicos permaneceram um obstáculo ...
Silício no crânio
O chip invasivo de IMC mais comumente usado, o Utah Array, compreende um eletrodo com agulhas de silicone minúsculas e incrivelmente afiadas, que são empurradas para o cérebro, depois que um crânio é cortado. Existem maneiras menos invasivas de coletar dados sobre a atividade cerebral, mas em termos gerais, quanto mais invasiva a tecnologia, mais dados do cérebro os cientistas podem capturar. A tecnologia do Neuralink é semelhante, mas projetada para reunir ainda mais dados sobre como o cérebro funciona. Os eletrodos são fios longos em vez de agulhas curtas, permitindo que sigam contornos e sejam costurados no cérebro em vez de colocados no topo.
(O robô de Musk pode costurar com precisão seis fios de sensor, ou eletrodos, por minuto no cérebro humano, por meio de pequenos orifícios no crânio: "O robô registra os locais de inserção em um quadro coordenado comum com pontos de referência no crânio, que, quando combinados com a profundidade rastreamento, permite o direcionamento preciso de estruturas cerebrais anatomicamente definidas. Um conjunto de software personalizado integrado permite a pré-seleção de todos os locais de inserção, permitindo o planejamento de caminhos de inserção otimizados para minimizar o emaranhamento e tensão nos fios. ”) Esses tipos de avanços no IMC foram amplamente evitados pelos neurocientistas em qualquer escala significativa devido à sua capacidade de invasão; embora testes em ratos e chimpanzés estejam acontecendo. As consequências de errar as coisas são significativas. Como o Dr. Henry Marsh, um importante neurocirurgião inglês, advertiu em uma entrevista após a publicação do artigo inicial: “O cérebro não cura da mesma forma que ossos, músculos e pele. Cada vez que você corta o cérebro, você o danifica e ele não se recupera ... ”
No entanto, existem vários graus de danos, dependendo dos materiais usados. O co-fundador e CSO da plataforma de interface neural full stack BIOS, Oliver Armitage, explicou as diferenças para a Computer Business Review da seguinte forma: “Com o material existente, quando você usa materiais rígidos como silicone, substratos de silicone e metais, os mais finos e Mais pontiaguda e mais profunda no tecido que você vai, mais dano você cria. Com algumas das tecnologias mais recentes baseadas em eletrodos de polímero macio, essa compensação [entre invasividade e precisão dos dados] não é mais válida ”.
Com esses novos sensores de ponta, um pouco menos invasivos, Musk também espera curar aqueles que precisam de tratamento com tecnologias de IMC com sucesso suficiente para avançar para o uso recreativo pioneiro. É aqui que os acadêmicos estão divididos. Idealmente, nos próximos 50 anos, alguns defensores do IMC esperam equipar aqueles que podem pagar com tecnologia que lhes permitirá se comunicar sem falar, acessar uma "mente coletiva" para qualquer informação de que precisam e sentir suas casas e seus aparelhos como facilmente como se estivessem em seus corpos: chega de “Alexa, faça isso…”, ou “Ei Google…” Você apenas pensa e acontece: uma “Internet das coisas” na qual você está em sintonia com as coisas.
“A ideia seria, em vez de você e eu conversarmos agora, ligarmos de alguma forma nossos sinais cerebrais e 'puf', tudo o que você precisava saber viria de mim”, explicou o Dr. Robert Kirsch PhD, Presidente do Departamento de Biomédica Engenheiro da Case Western Reserve University e Diretor Executivo do centro de Estimulação Elétrica Funcional (FES) em Cleveland. Ele observou: “Não tenho certeza se esse é o caminho certo” (para descer com este tipo de inovação). “Há muitas coisas que eles podem fazer com essa tecnologia para melhorar a vida humana. Mas pode não estar em [seu uso para coisas como] mídia social. Acho que é uma visão simplista. Acho que a noção de que vamos colocar as máquinas em nossas mentes, de outra forma, elas assumirão o controle porque nos comunicamos muito lentamente. Eles realmente não precisavam fazer isso. Há muita necessidade de uma interface cerebral que não tem nada a ver com fazer o Facebook funcionar melhor ”.
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Atualização do Neuralink aguardada ansiosamente, mas “o cérebro é muito complexo ...“
O pesquisador de pós-doutorado do Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Zurique, Giacomo Valle, doutor em Biorobótica, explicou as dificuldades que os neurocientistas encontram para decodificar efetivamente os dados captados pelos eletrodos: “A tecnologia, em determinado ponto, chegará ao limite porque temos milhares e milhares de centenas de milhares de neurônios, e nosso eletrodo tem centenas de locais ativos ou talvez milhares ou talvez dez mil. Mas isso não é suficiente para registrar cada neurônio em seu cérebro. Também temos outras técnicas agora, como deep learning ou machine learning, para decodificar a intenção motora, por isso estamos crescendo em termos de tecnologia. Mas o cérebro é muito complexo e ainda estamos longe de decodificar exatamente todas as suas interações. Ler seus sentimentos e sua mente, que isso é algo que não é possível ”.
Mas algo assim pode ser possível, mesmo dentro de um período de 15 anos, de acordo com BIOS CSO Armitage: “Chegar ao ponto em que as pessoas podem comunicar informações telepaticamente em períodos muito curtos de tempo por meio de uma série de imagens? Acho que é tecnicamente viável em uma escala de tempo de 10 a 15 anos. ” O Dr. Kirsch e Armitage concordam que as inovações na tecnologia em si são bastante revolucionárias: “O sistema que Elon Musk desenvolveu é extremamente promissor”, disse o Dr. Kirsch. “E nos permitiria fazer coisas que não podemos fazer agora. Os eletrodos que usamos agora estão em uma matriz e têm todos o mesmo comprimento. Você os pressiona para baixo na superfície do cérebro, eles entram apenas em um milímetro e meio. Felizmente, atinge lugares importantes no controle motor. No entanto, seu cérebro é grande e existem muitas áreas que são muito importantes que não podemos simplesmente alcançar.
“[O córtex cerebral] tem vales e morros e não podemos entrar em nenhum desses vales”.
Os sensores do Neuralink foram projetados para obter dados desses vales no córtex cerebral. Como o Dr. Kirsch continuou: “Seus eletrodos irão para lá. Eles são longos e têm vários contatos de gravação ao longo do comprimento, só temos um. Ele contratou alguns cientistas de primeira linha para desenvolver isso. Acho que tem um potencial enorme ”.
O sinal e o ruído
O problema é que, embora possa parecer preferível coletar o máximo de dados possível para aprender mais sobre como o cérebro funciona, não há muita informação disponível sobre como decodificar as ondas cerebrais depois de registradas. Essa, porém, é a vocação da BIOS da empresa e a paixão de Oliver Armitage. Como ele diz: “O objetivo de uma interface neural é transferir informações para dentro e para fora do sistema nervoso. O sistema nervoso é a informação que flui pelo corpo. Se o genoma é o disco rígido do corpo, o sistema nervoso é a Internet do corpo. O sistema nervoso é como a informação em tempo real que se move pelo corpo, dizendo a um órgão o que fazer. Fundamentalmente, é um sistema de transmissão de dados.
“Nosso foco principal é a conversão de informações; ser capaz de analisar grandes quantidades de dados neurais para entender o que eles significam e, em seguida, colocar informações de volta, a fim de alterá-los, uma vez que você os tenha entendido ...
Ele acrescenta: “Existem nervos indo para cada órgão, dizendo ao órgão o que fazer e fornecendo informações de volta ao cérebro sobre o que aquele órgão está fazendo naquele momento. O uso disso na área de saúde é interagir com os sinais do sistema nervoso, entendê-los usando o aprendizado de máquina baseado em grandes conjuntos de dados neurais. E então, quando você altera um desses sinais, pode alterar a função do órgão e, portanto, tratar uma doença. A razão pela qual isso é usado como terapia é que se você bloquear um sinal que vai do tronco cerebral para o coração para fazer com que ele bata mais forte a fim de aumentar a pressão arterial, se bloquear esse sinal, você pode baixar o sangue de alguém pressão, neuralmente ”.
Onde a IA entra nisso? “Usamos IA para decodificar e codificar o sistema nervoso, tanto para entender os dados quanto para colocar as informações de volta, gerando um estímulo e depois gerando uma atividade nos nervos que parece natural”.
Os dados do cérebro são divididos em diferentes frases neurais, que, quando ligadas às ações que provocam, podem ser combinadas para criar um caminho neural preciso que pode ser compreendido pelo cérebro e traduzido em uma função, escrita no cérebro, por pesquisadores da BIOS: “Nós pensamos nisso como uma linguagem neural. É como construir um tradutor de um idioma que você não conhece, tudo o que você sabe é o que acontece depois. A partir daí você tem que decodificar todas as palavras. ”
Embora essas inovações sejam pioneiras, estimulantes e claramente tenham potencial terapêutico, será que os IMC deveriam ser usados recreativamente no futuro?
“Musk está exagerando ...”
Um dos maiores especialistas em inovação tecnológica socialmente responsável, Dr. Andrew Maynard, nos disse: “Acho que Musk está exagerando e provavelmente ele sabe disso.
“Dito isso, Elon Musk tem um histórico de fazer coisas que outras pessoas disseram que não podem ser feitas. Então, acho que este será um espaço interessante por causa disso ... [Mas] acho que estamos muito longe de entender como isso funciona.
“Mesmo com o sistema de Elon Musk, você tem cerca de dez mil eletrodos. Existem bilhões de neurônios em seu cérebro. É uma agulha em um palheiro ”.
Gabriel Baud-Bovy é professor assistente da Faculdade de Psicologia da Universidade San Raffaele e especialista nos desafios da coordenação sensório-motora.
Ele observa: “[Elon Musk] está começando com o córtex somatossensorial e o córtex motor em termos do que ele tem como alvo; primeiro em ratos e depois em humanos; Acho que eles estão procurando o primeiro teste agora ... [Nessas seções do cérebro] você tem sinais muito fortes sobre a direção do movimento para que possa controlar um braço robótico; não é muito difícil decodificar esse sinal. Mas se você observar o que está acontecendo com esses neurônios, verá que há muito mais informações do que simplesmente a direção do movimento ... Alguns outros neurônios serão sensíveis ao contexto em que a ação está ocorrendo.
“A IA funciona bem quando o contexto é bem definido. Mas à medida que a situação se torna mais 'vida real', o progresso se torna como uma névoa, em certo sentido ... Estamos muito longe de entender o que está acontecendo no cérebro ”, concluiu Baud-Bovy, rindo.
Uma noção de quão incompleta é nossa compreensão do cérebro pode ser ilustrada com referência à mosca da fruta. As moscas da fruta têm cérebros pequenos contendo apenas 100.000 neurônios, em comparação com os humanos, que são equipados com mais de 100.000.000.000 de neurônios. No início deste ano, os pesquisadores conseguiram mapear 25.000 desses neurônios e a maneira como sua atividade ajudou a formar mais de 20 milhões de conexões.
Demorou mais de uma década de parcerias de desenvolvimento e pesquisa não apenas para criar o cérebro da mosca reconstruído e tornar as visualizações interativas, mas também para rotular corretamente as sinapses individuais. Isso foi para um quarto do cérebro de uma mosca.
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Armitage resumiu a complexidade do cérebro humano com o que ele chamou de um problema teoricamente intratável: “Notoriamente, não há átomos suficientes no universo para construir um modelo completo do que cada célula está fazendo [no cérebro]. É um problema teoricamente intratável, você não consegue nem conceber um computador grande o suficiente porque não há material suficiente no universo para fazê-lo ”.
Musk pode estar prestes a fazer grandes avanços no uso de IA para mapear e interpretar os sinais do cérebro. Mas “unir” a humanidade à IA? Isso ainda está muito longe.
Como observa um artigo de julho de 2020 no Journal of Neurosurgery, essa ideia não é rebuscada: “[Pesquisadores] demonstraram a viabilidade de, e desenvolveram um protocolo operativo para, um sistema de estimulação cerebral totalmente implantável em pombos. Com o uso desse sistema para estimular a parte ventral das estruturas mesencefálicas do núcleo intercolicular e do formato reticularis medicalis, os pombos foram desviados de suas trajetórias de vôo usuais. E por implantação de eletrodo na via nigroestriatal de ratos, Koh et al. foram capazes de direcioná-los através de um labirinto usando estimulação elétrica ... ”
Fonte: https://www.cbronline.com/