Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Opinii: Interfete creier – computer

Autor: 47

Dr. Brendan AllisonDr. Brendan Allison, a obţinut un titlul de doctor la University of California, San Diego şi este unul dintre cei mai proeminenţi tineri cercetători în domeniul sistemelor BCI. Dr. Allison şi-a dedicat ultimi zece ani studiului sistemelor BCI alături de Jon Wolpaw (SUA) şi Jaime Pineda (SUA) iar de curind s-a alăturat laboratorului condus de Gert Pfurtscheller (Austria).

Alinoz: Am dori să ştim mai multe despre omul de ştiinţă Allison, puteţi să ne spuneţi cîteva cuvinte despre dumneavoastră?
BA: M-am născut în sudul Californiei şi am locuit acolo pentru cea mai mare parte a vieţii mele, în sau aproape de San Diego. Un colţ de lume numai bun de locuit, cu oameni prietenoşi, plaje superbe şi multă mîncare mexican ieftină şi bună. Am obţinut o diplomă şi un doctorat în psihologie de la Universitatea din San Diego (nr: una dintre cele mai bine văzute universităţi în domeniul neuroştiinţei şi ştiinţelor cognitive).

Alinoz: Cum de un om de ştiinţă a ales calea inversă, dinspre US spre Europa?
BA: Am venit atît din motive profesionale cît şi personale. În ultima perioadă, Uniunea Europeana investeşte mai mulţi bani în ştiinţă şi cercetare decît Statele Unite (nr: Interviul a fost efectuat înaintea măsurilor de criză luate de administraţia Obama). Uite aşa s-a întimplat: am primit o ofertă foarte bună pentru a lucra împreună cu un foarte bun prieten, Dr. Bernhard Graimann. În acel moment lucram la The Scripps Research Institute în San Diego, dar nu am putut rezista tentaţiei de a lua pulsul bătrînului continent.

Alinoz: În ultimi ani ţările din UE fac eforturi să îşi alinieze sistemele de educaţie superioară. Care e opinia dumneavoastră despre sistemul european de educaţie?
BA: Am lucrat doar la o universitate din Germania (nr. Universitatea din Bremen, între timp Dr. Allison s-a alăturat Universităţii din Graz), pare a fi un sistem destul de bun. Titlul de profesor universitar în Germania se obţine mult mai greu decît în SUA. Am vizitat multe universităţi în Europa, inclusiv Universitatea Politehnica din Timişoara, şi majoritatea arată bine. Majoritatea sînt mai bătrîne decît universităţile americane, şi asta le face să pară mult mai formale. Studenţi cu care am avut oportunitatea de a lucra au fost inteligenţi, motivaţi şi bine pregatiţi.

Alinoz: Numele dumneavoastră e strins legat de domeniul interfeţelor creier-computer (BCI from eng: Brain Computer Interface). Ce e o interfaţă creier-computer?
BA: Sistemele BCI sînt echipamente care permit oamenilor să comunice fără să se mişte. În schimb, oamenii pot să efectueze activităţi simple doar cu ajutorul gîndiri. Sistemele BCI au permis oamenilor să scrie, navigheze pe internet, sa controleze un brat robotic sau scaun cu rotile. Utilizatorul trebuie să poarte pe cap o cască EEG cu nişte electrozi. Cîteva sisteme folosesc electrozi implantaţi în creier prin intermediul unei intervenţii chirurgicale, dar majoritatea sistemelor nu necesită astfel de proceduri.

Alinoz: La ce sînt folositoare sistemele aceste (BCI)?
BA: Sistemele BCI sînt mult mai încete decît alte interfeţe convenţionale, cum ar fi tastatura sau mouse-ul. De asemenea necesită echipamente care costă cîteva mii de euro şi un expert care să le facă să funcţioneze. De aceea sunt folosite cu precădere de persoane care au dificultăţi severe care nu le permit să vorbească sau să folosească interfeţele conventionale. Există persoane cu anumite tipuri de vătămări ale creierului, boala lui Lou Gehrig, comoţii cerebrale, etc care nu pot comunica fară ajutorul unui sistem BCI.

Alinoz: O parte din opinia publică este speriată de posibilitatea ca în viitor sistemele BCI vor fi folosite de anumite guverne pentru a controla mintea umană. Este posibil acest lucru?
BA: În acest moment nu. Sistemele BCI sînt foarte simple şi nu pot fi folosite pentru a controla gîndurile oamenilor. Cercetarea în domeniul sistemelor BCI încearcă să folosească activitatea cerebrală pentru a ajuta oameni să trimită mesaje, nu să schimbe activitatea cerebrală „scriind” informaţii în creier. Sîntem foarte foarte departe de scenariile din filmele science-fiction.

Alinoz: În ce direcţie se îndreaptă cercetarea din acest domeniu în prezent? Scopul principal.
BA: Mai multe sisteme BCI pentru pacienţi care chiar au nevoie de ele.

Alinoz: Dar în viitor?
BA: Sînt multe direcţii de urmat. Există un interes destul de ridicat în a pune la dispoziţie persoanelor cu un grad ridicat de invaliditate o modalitate de a comunica. Cred că aceste sisteme vor deveni practice şi pentru pacienţi cu un nivel mai redus de invaliditate dar nu cred că vor ajunge să înlocuiască interfeţele tradiţionale de comunicare (tastatura, mouse-ul). Cred că totuşi în anumite condiţii sistemele BCI pot fi folositoare şi pentru oameni sănătoşi atunci cînd acestea au de efecutat anumite operaţii care le ţin mîinile ocupate. În final cred că sistemele BCI vor putea să ajute nu doar la comunicare dar şi la „repararea” (vindecarea) anumitor afecţiuni cerebrale.

Alinoz: Sistemele BCI se pot împarţi în două clase mari: invazive şi neinvazive. Ce ne poţi spune despre ele?
BA: Sistemele BCI invazive au la bază senzori care sînt plasaţi în creier sau direct pe suprafaţa creierului. Aceşti sensori crează o imagine mult mai directă/reală a activităţii creierului, dar pentru aplicarea lor e necesară o intervenţie chirurgicală. Electrozi plasaţi în creier sînt denumiţi „microelectrozi”. Ca personalităţile în acest domeniu i-aş numi pe Phil Kennedy şi John Donoghue, munca lor bazîndu-se pe experimente efectuate pe animale. Electrozi plasaţi pe suprafaţa creierului măsoară activitatea ECoG (electrocorticogram). În ECoG BCI cei mai vizibili cercetători sînt Kai Miller, Eric Leuthardt şi Gerwin Schalk.
Sistemele BCI neinvazive sînt de departe cele mai comune deoarece nu necesită nici un fel de intervenţie chirurgicală. Majoritatea sistemelor BCI neinvazive se bazează pe analiza semnalului EEG (electroencefalograma). Aceasta măsoară în timp real activitatea electrică a creierului vizibilă la suprafata scalpului. Încă de le începuturile cercetării în domeniul sistemelor BCI, trei laboratoare, conduse de Jon Wolpaw (SUA), Niels Birbaumer (Germania) respectiv Gert Pfurtscheller(Austria) au fost in prim plan. In ultimi ani au ma devenit destul de vizibile şi cu rezultate notabile şi laboratoarele conduse de Jose Millan (Elvetia), Klaus Robert Mueller (Germania), Febo Cincotti (Italia), Jaime Pineda (SUA) respectiv Christoph Guger (Austria).

Alinoz: Invazive sau neinvazive?
BA: Eu lucrez doar cu sisteme neinvazive, deoarece sînt mult mai simple şi practice.

Alinoz: Au sistemele BCI viitor în industria jocurilor pe computer?
BA: Da, dar nu cred că în felul în care se aşteaptă majoritatea oamenilor. Nu cred că o să existe vre-un sistem BCI care să perimită jucătorilor să controleze un joc în modul în care sînt ei obişnuiţi acum, deoarece sistemele BCI au o rată de transfer a informaţiei scăzută. Dacă priveşti un împatimit al jocurilor pe computer, sa zicem „World of Warcraft” sau „CounterStrike”, vei observa că dexteritatea mîinilor şi viteza joacă un rol extrem de important. Pentru aceasta jucători trebuie să trimită o cantitate mare de informaţie pe secundă. Sistemele BCI nu pot transmite informaţie la o astfel de viteza. Deci, cred că sistemele BCI sînt mult mai folositoare ca o modalitate de control adiţional celui standard.

Alinoz: Ce parere aveţi despre articolele din presă care au ca subiect sistemele BCI? Fac ele un serviciu domeniului?
BA: Din păcate nu. Majoritatea articolelor din presă care au ca şi subiect sistemele BCI au o calitate îndoielnică. Majoritatea reporterilor nu îşi fac tema de casă şi nu au idee despre ce vorbesc în articol, de aceea artiolele lor sînt pline de greşeli şi opinii false sau preconcepute. Am văzut peste 20 de articole, în ultima perioadă, care tocmai anunţau că tocmai cineva a înventat primul sistem BCI. Într-adevăr unul singur poate fi „primul sistem BCI” dar acela a fost realizat cu cîteva decenii în urmă. Majoritatea articolelor descriu doar munca unui singur laborator şi creează impresia că doar cei prezentaţi în acel articol se ocupă de domeniul respectiv ceea ce e total fals. Foarte puţini reporteri contactează direct un expert în domeniu şi de aici rezultă multe din inadvertenţele prezente în majoritatea articolelor. Le recomand cititorilor să caute articole recenzate de experţi în domeniu pentru a nu-şi forma o idee greşită.
Recent am am rămas plăcut impresionat de un reportaj de 60 de minute apărut pe 2 Noiembrie 2008, poate fi gasit online cautînd după numele reporterului (Pelley). Reportajul are ca subiect central un sistem BCI dezvoltat în laboratorul lui Wolpaw şi prezintă un pacient care foloseşte sistemul, de asemenea sînt prezentate şi rezultate ale unor sisteme BCI invazive din laboratorul profesorilor Donoghue şi Schwartz.

Alinoz: Deţineţi un titlu de doctor în neuro-ştiinţă. Ce este neuro-ştiinţa? Ne puteţi prezenta o imagine de ansamblu a domeniului?
BA: Neuro-ştiinţa se ocupă cu studiul sistemului nervos. Există mai multe feluri de cercetători în domeniul neuro-ştiinţei, avînd subdomenii diferite de interes. Cea mai mare parte dintre acestea nu au nimic de a face cu sistemele BCI. De exmplu, uni cercetători studiază sistemul nervos la nivel molecular, ei sînt interesaţi cum se transferă compuşi chimici între celulele sistemului nervos. Rezulatele lor nu afectează cercetarea din domeniul sistemelor BCI. Alţi studiază sistemul nervos la nivel cognitiv, ei încercă să gasească legătura dintre activitatea cerebrală şi ceea ce gîndim sau facem. Acesta este nivelul de care sînt interesat, fiind şi foarte folositor sistemelor BCI. Alţii îl studiază făra nici un fel de scopuri practice, doar de dragul ştiinţei. E important să înţelegem mai multe despre modul în care funcţionează el. O mare parte dintre cercetători din domeniul neuro-ştiinţei au ca scop crearea unor noi medicamente, exhipamente (sistemele BCI) sau terapii.

Alinoz: Care sînt şansele de a decoda creierul uman şi implementa într-un computer? S-a discutat destul de mult în ultimele luni despre acest teorie (“The singularity”). Care este opinia dumneavoastră despre acest subiect?
BA: Da, e adevărat, a fost un subiect intens dezbătut în comunitatea neuro-ştiinţifică şi nu numai (nr: „Scientific american”, „IEEE Spectrum” şi alte reviste au alocat ediţii intregi acestui subiect), oameni se întreabă cum ai putea pune creierul uman într-un computer.
Opinia mea personală este ca sîntem foarte departe de putea realiza aşa ceva şi cred că nu o să fie niciodată posibil. În acest moment, neuro-ştiinţa încă are de aflat răspunsuri la întrebări fundamentale, abia am început să înţelegem cîte ceva din ceea ce mulţi denumesc „ultima încercare” (înţelegerea modului în care funcţioneaza creierul uman la toate nivelele). Cum comunică neuronii informaţia? Cum se formează memoria? Cum acelaşi organ formează personalităţi diferite la oameni diferiţi? Care e diferenţa între gândirea conştientă şi cea inconştientă? Deci, avem multe de înţeles pînă a fi capabili să ne punem această întrebare şi încă mult mai mult pînă sa putem să oferim un răspuns. Nu suntem nici pe departe capabili să construim un sistem care să aproximeze funcţionarea sistemului nervos uman. De exemplu, există cercetători care încercă să creeze un sistem vizual artificial pentru ajutorarea persoanelor cu dificultăţi de vedere. Chiar şi a face un bloc mic de neuroni să crească ca şi neuroni normali s-a dovedit a fi o sarcină foarte dificilă. Creierul uman e fantastic şi un organ incredibil de complex, în fapt cel mai complex lucru pe care l-am întâlnit, şi nu cred în posibilitatea de al copia într-o maşină. De fapt nu sîntem aproape nici de a copia creierul unui şoarece sau păsari cu atît mai puţin creierul uman.

Alinoz: Ce trebuie să facă cei interesaţi pentru a afla mai multe despre BCI?
BA: Recomand internetul ca fiind cea mai bună sursă de informaţii în domeniul sistemelor BCI cu punct de plecare descrierea sistemelor BCI din Wikipedia (un articol bun). Pentru cei care doresc să ştie mai multe le recomand să caute aricole de specialitate (primele capitole din cartea: „Toward Brain-Computer Interfacing„). În prezent lucrez la o carte care să introducivă despre sistemele BCI, destinată în special nespecialiştilor. Din păcate nu sînt foarte multe cursuri universitare despre sistemele BCI disponibile. Pe parcursul vacanţei de vară mă ocup de un curs de vară la Universitatea din San Diego, cei interesaţi mă pot contacta pe email şi le pot pune la dispoziţie materialul cursului.

Alinoz: Care sînt şansele unui student român să se implice în acest domeniu de cercetare?
BA: Destul de mari. UE a finanţat destul de serios acest domeniu de cercetare în ultimi 2-3 ani, inclusiv transferul de cunoştiinţe în acest domeniu. Studenţii ar trebui să arunce din cînd în cînd cîte o privire la programele europene ERASMUS, SOKATES sau Marrie Currie, să întrebe la biroul de relaţii internaţionale al universităţii la care sînt inscrişi despre oportunităţile europene. Sau poate chiar sa incerce să ma contacteze direct sau pe autorul articolului.

Alinoz: Ce şti despre România? Noi, români, avem impresia că americanii nu au nici măcar o vagă idee ce şi unde e România.
BA: E adevărat, majoritatea americanilor nu ştiu nimic despre România. Dar nu trebuie sa te simţi insultat, majoritatea americanilor nu stiu unde e Iraq-ul cu toate că e peste tot la ştiri.
Liceele şi universităţile americanee au in mod normal un an de cursuri despre istoria si geografia Europei. Adiţional, studenţii trebuie să urmeze un curs despre cele mai importante evenimente din istoria omenirii. Pînă la sfârşitul anilor 80, am învăţat că România şi ţările din pactul de la Varşovia erau sărace şi nedezvoltate economic, şi că USSR le îngrădea dreptul la libertate şi dezvoltare economică. Mulţi americani au fost foarte fericiţi cînd au auzit despre căderea zidului de la Berlin şi despre revoluţiile din Europa de Est. De asemenea, mulţi americani ştiu despre eforturile UE în ajutarea ţărilor din est în a dezvolta o economie puternică. Bine înţeles, nu toţi americani sînt la fel, iar unii ne fac ţara de ruşine (unul dintre ei fiind chiar fostul preşedinte), dar ca peste tot oameni sunt diferiţi.

Alinoz: Foarte frumos, mi-aţi spus că aţi vizitat Romania. Cum vi s-a părut? Aţi putut observa ceva diferit, ceva ce nu aţi vazut în nici un alt loc?
BA: România este frumoasă şi Timisoara începe să arate ca orice alt oras European. Oameni au fost foarte prietenoşi şi comunicativi. Ţigani sînt diferiţi, nu am mai vazut ţigani înainte. În şcolile americane, se predă cite ceva despre ţigani, sint prezentaţi ca o cultură veche avînd o limbă şi cultură proprie şi că ei nu respectă graniţele internaţionale.

Alinoz: Ce părţi ale României aţi vizitat?
BA: Am petrecut citeva zile la Universitatea Politehnica din Timişoara unde am ţinut cîteva prezentări depsre neuorştiinţă şi interfaţe creier-computer. Dar am petrecut şi cîteva zile şi la Nadrag (jud. Timiş) , un sat frumos de munte şi am ramas plăcut impresionat despre România.

Alinoz: Vă mulţumim mult pentru timpul acordat şi sperăm că veţi mai vizita România.
BA: Desigur dacă voi avea ocazia, plăcerea a fost de partea mea.

Interviu realizat pentru stiinta.info de Alin „Ozzi” Brindusescu. Dr. Allison poate fi contactat la următoarea adresă de email: allison@tugraz.at, iar autorul interviului la adresa de email: brindusescu@iat.uni-bremen.de

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger