Skip to content Skip to navigation

Matrix’e Adım Adım...

Dr. Tuba Sarıgül
23/05/2017 - 15:29

Yapay zekâ alanındaki gelişmelere paralel olarak, felçli hastaların konuşma ve hareket etme ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla geliştirilen beyin implantlarından makineleri düşünceyle yönlendirmeye kadar, beyin teknolojileri alanında yapılan araştırmalara her geçen gün bir yenisi ekleniyor. Peki, beyin-bilgisayar bağlantısını sağlamaya ne kadar yakınız?

Günümüzde kullandığımız cihazları sesle ya da hareketi algılayan sensörler aracılığıyla uzaktan kontrol edebiliyoruz. Gelecekte ise düşünceyi algılayabilen sistemlerin geliştirilmesi bekleniyor.

Beyin sinyallerini algılamaya yönelik araştırmaların çıkış noktası, bir uzvunu kaybeden kişilerin protezlerini kontrol etmelerini sağlamak ve sinir sistemini etkileyen hastalıklar ya da omurilik yaralanmaları sonucu felç geçiren hastaların konuşma ve hareket etme ihtiyaçlarını karşılamaktı. Robot teknolojilerinde ve malzeme bilimi alanındaki gelişmeler bu hastaların hayat kalitesini artırabilmek için önemli fırsatlar sunuyor. Örneğin dokunma duyusunu hassas bir şekilde algılayabilen malzemeler, robot kolların bir nesneyi örneğin bir balonu zarar vermeden kavramasını sağlayabiliyor. Ancak bu teknolojilerin hastalar tarafından kullanılabilmesi için beyinle bağlantılarının kurulması gerekiyor. Bu amaçla beyin-bilgisayar arayüzü olarak isimlendirilen sistemler kullanılıyor.

Beyin-bilgisayar arayüzü; beyin sinyallerini algılayan, analiz eden ve istenilen hareketin gerçekleştirilmesini sağlayacak cihaz için komutlara dönüştüren sistemlerdir. Beyin-bilgisayar arayüzü sistemlerinin geliştirilmesi, beynin elektriksel olarak aktif bir organ olduğunun keşfedilmesi ve beyin etkinliğini ölçmeye yarayan EEG yönteminin geliştirilmesi sayesinde mümkün oldu.

1970’li yıllardan beri beyin sinyalleri aracılığıyla bir cihazın kontrol edilmesine yönelik araştırmalar yapılıyor. 2006 yılında ise boyundan aşağısı felçli olan genç bir hasta, beynindeki motor kortekse yerleştirilen mikro ölçekteki elektronik cihaz sayesinde ilk kez robot kolu hareket ettirebildi. Hastaların beynine yerleştirilen bu sistemler beyin implantı olarak isimlendiriliyor.

Beyin-bilgisayar arayüzü sistemlerinde beyin sinyallerini algılayan elektrotlar (algılayıcı cihazlar) kafa derisinin üzerine, kafatasının altında beynin üzerine ya da beynin içinde doğrudan ilgili bölgenin üzerine yerleştirilebiliyor. Kafa derisinin üzerine yerleştirilen elektrotların kullanıldığı beyin-bilgisayar arayüzü sistemlerinin bazı dezavantajları var. Beyinden yayılan elektrik sinyalleri kafatası ve kafa derisinden geçerken etkinlikleri azalıyor. Beyin implantları ise beynin içine yerleştiriliyor. Ayrıca kafa derisinin üzerine yerleştirilen elektrotlar binlerce sinir hücresinden oluşan hücre gruplarının elektriksel etkinliğini ölçebilirken, beynin içine yerleştirilen implantlar sayesinde tek bir sinir hücresinden yayılan elektrik sinyali algılanabiliyor.

Peki, beyin-bilgisayar arayüzü sistemleri gerçekten düşünceyi okuyabiliyor mu?

Aslında bu yanlış bir inanış. Çünkü bu teknolojide kullanıcılar sistemin etkin bir parçası. Beyin-bilgisayar arayüzlerinin verimli bir şekilde çalışabilmesi için kullanıcıların beyinlerinde, gerçekleştirmek istedikleri hareketlerin komut sinyallerini oluşturması gerekiyor. Hastalar bunu belli bir eğitim sürecinden sonra başarabiliyor.

Başlangıçta geliştirilen beyin-bilgisayar arayüzü sistemlerinde çoğunlukla hastaların protezlerini ve bilgisayar ekranındaki imleci kontrol etmeleri hedefleniyordu. Sonraki yıllarda konuşamayan felçli hastaların bilgisayar ekranı üzerine yazarak iletişim kurmalarını sağlayan insan-bilgisayar arayüzleri geliştirildi.

Bu sistemleri ALS (amiyotrofik lateral skleroz yani motor nöron hastalığı) hastası fizikçi Stephen Hawking’den hatırlayabilirsiniz. Ancak Hawking’in kullandığı cihaz yazı karakterinin seçimini beyin sinyallerine göre değil, yanak kaslarının kasılmasını algılayan sensörlerle yapıyor.

Beyin-bilgisayar arayüzü sistemlerinde hastalar beyin sinyalleri aracılığıyla karakter seçimi yaparak bilgisayar ekranına yazı yazabiliyor. Yani yazı karakterlerini seçmek için bilgisayar faresinin imlecini elleriyle değil beyinleriyle hareket ettiriyorlar. Ancak bu yöntemdeki sorunlardan biri yazma hızının sınırlı olması. Şu ana kadar geliştirilen beyin-bilgisayar arayüzü sistemlerinde ulaşılan en yüksek yazma hızı dakikada yedi kelime.

Standford University

Bilim insanlarının bir sonraki hedefi ise kablosuz beyin-bilgisayar arayüzleri ve daha hızlı yazmaya imkân verecek sistemler geliştirebilmek. Bu projelerden biri olan Facebook’un Typing by Brain projesinde hedef, dakikada 100 kelime yazabilen ve beynin içine yerleştirilmeye gerek duymayan beyin-bilgisayar arayüzü sistemi geliştirebilmek.

Bilim insanları daha hızlı yazmanın farklı yolları olup olmadığını araştırıyor. Bu amaçla üzerinde çalışılan çözümlerden biri kullanıcıların yazmak istediği kelimeleri hatta bir sonraki kelimeyi tahmin eden algoritmalar geliştirebilmek. Diğer çözüm ise kelimeleri yazmak yerine, beynin konuşma sırasında aktif olan bölgelerinin (örneğin dilin, dudakların ve ses tellerinin hareketini kontrol eden bölgelerin) etkinliğini ölçmek. Kelimeleri oluşturan seslerin tanınmasına dayanan bu yöntemde bilgi aktarım hızının dakikada yaklaşık 34 kelime yazmaya imkân sağlayacağı öngörülüyor.

Beyin implantları ameliyatla beynin içine yerleştiriliyor. Bu ise zor ve riskli bir süreç. Ancak bilim insanları yakın zamanda enjeksiyon yoluyla beyne yerleştirilen esnek ağ şeklinde implantlar geliştirdi.

Nature

Buraya kadar anlattığımız beyin-bilgisayar arayüzü sistemlerinin sadece sağlık alanına yönelik uygulamalar olduğunu düşünebilirsiniz. Ancak bu araştırmalar aslında beynimiz ile bilgisayarlar, makineler ya da robotlar arasında nasıl bağlantı kurulabileceği hakkında bilgi birikimimizi artırıyor.

Elektrikli araç projesi Tesla ve tekrar kullanılabilir roket projesi Space X gibi çığır açıcı projelerin yanı sıra Mars’ta insan kolonisi kurma gibi fütüristik fikirleri ile tanıdığımız girişimci Elon Musk beyin-bilgisayar arayüzü sistemleri sayesinde yakın zamanda insanların ve robotların birlikte yaşamasının mümkün olacağını düşünüyor. Elon Musk’ın yakın zamanda duyurduğu Neural Lace projesinde amaç sağlıklı insanların beyinlerine beyin implantları yerleştirmek ve yapay zekâ uygulamaları sayesinde insanların bilişsel performanslarını geliştirmek. Neural lace olarak isimlendirilen beyin-bilgisayar arayüzünün beyinde dijital bir katman olarak görev yapması, beyin implantının -beyne ameliyat yoluyla değil- damara enjekte edilerek kan akışı ile beyne ulaşması hedefleniyor.

Lieber Research Group, Harvard University

İnsandan daha zeki yapay zekâ yazılımlarının geliştirilmesi için henüz katedilmesi gereken daha çok yol var. Ancak bu projeler gelecekte dünyanın nasıl bir yer olabileceği konusunda öngörüde bulunmamıza yardımcı olabilir.

 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3497935/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3407379/

İlgili İçerikler

Beyin ve Sinir Bilim

İnsanlar arasında sağ elini kullananların oranının %90, sol elini kullananların oranının yaklaşık %10 ve her iki elini de kullananların oranının ise %1’den az olduğu biliniyor. 

Beyin ve Sinir Bilim

Sevgili gençler, Yine ilginç bir satranç problemini sizinle birlikte çözeceğiz. Ama önce geçen ay sorduğumuz problemin çözümünü görelim.

Beyin ve Sinir Bilim

Dr. Tolga Çukur Ulusal Manyetik Rezonans Araştırma Merkezi’nde (UMRAM) manyetik rezonans görüntüleme teknikleri ile gerçekleştirdiği araştırmalarını anlatıyor.

Beyin ve Sinir Bilim

Sevgili gençler, Geçen ay sorduğumuz problemi hatırlayalım. Birincilik ödülü kazanmış bu problemde siyahın yapabileceği bütün hamlelere karşı beyazın “hazır” matları olduğunu görüyoruz.

Beyin ve Sinir Bilim

İtalya’da düzenlenen turnuvada büyük usta (GM) olma yolundaki son basamağı da tamamlayarak 12 yıl 10 ay 13 günlükken profesyonel satranç tarihinde bu unvanı alan en genç ikinci kişi oldu.

Beyin ve Sinir Bilim

Satranç köşesinde bu ay Haziran 2018 probleminin çözümüne ve Temmuz 2018 problemine yer veriyoruz.

Beyin ve Sinir Bilim

Kanada’daki McGill Üniversitesi’nde yapılan bir çalışmada araştırmacılar insanların beyninin ön kısmına sadece birkaç dakikalık manyetik uyarı vererek müzik beğenilerini değiştirebildiklerini keşfetti.

Beyin ve Sinir Bilim

Alzheimer hastalığına yakalanma ihtimali yüksek olan kişilerin beyinlerindeki değişimleri hastalığa teşhis konmadan on yıl önce tespit edebilen yapay zekâya dayalı bir teknik geliştirildi. Teknik, beyinden alınan manyetik rezonans (MR) görüntülerini kullanarak beynin farklı bölgelerinin ne şekilde bağlantılandığının belirlenmesini sağlıyor.

Beyin ve Sinir Bilim

Atların sosyal zekâya sahip olduğu bilinir. Geçmişte yapılan çalışmalar, atların insanların yüz ifadelerini anlayabildiğini göstermişti. Yakın zamanlarda Sussex ve Portsmouth üniversitelerinde çalışan bir grup araştırmacının yaptığı deneyler ve gözlemler, atların aynı zamanda duygusal hafızaya sahibi olduğunu, geçmişte gördükleri insanların duygusal hallerini hatırlayabildiklerini gösteriyor.

Beyin ve Sinir Bilim

Satranç köşesinde bu ay Mayıs 2018 probleminin çözümüne ve Haziran 2018 problemine yer veriyoruz.