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

Güney Kaliforniya Üniversitesi’nden ve Wake Forest Baptist Tıp Merkezi’nden bilim insanları, beyin sinyallerini algılayan elektrotlar sayesinde kısa ve uzun süreli hafızayı güçlendirmeyi başardı.

Beyin ve Sinir Bilim

Sonuçları Hippocampus dergisinde yayımlanan araştırmaya göre yetersiz ışık beynin yapısını değiştirip hatırlama ve öğrenme güçlüklerine neden olabilir.

Beyin ve Sinir Bilim

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) araştırmacılar, geliştirdikleri yapay zekâ uygulaması ve kafaya takılan kulaklığa benzer bir cihaz yardımıyla iç konuşmalarımızı yazıya dönüştürmeyi başardı.

Beyin ve Sinir Bilim

Kadınların beyinlerindeki bazı bölgelerde erkeklerin beyinlerine oranla daha fazla kan akışı olduğu belirlendi.

Beyin ve Sinir Bilim

Sosyal bir varlık olan bizler için dil hayatımızda önemli bir yere sahip. Bilgi edinmek, bilgi iletmek ve iletişimi sürdürmek duyulan konuşmanın anlaşılmasına bağlı. Bazen belirsiz bir kelime duyuyor ve “Anlayamadım, tekrar eder misin?” diyoruz.

Beyin ve Sinir Bilim

Pittsburgh Üniversitesi’nden bilim insanları tarafından gerçekleştirilen araştırmada ağır depresif bozukluğun (majör depresif bozukluk) erkeklerin ve kadınların beyinlerinde, genler tarafından yönetilen işlevlerde farklılıklara neden olduğu anlaşıldı.

Beyin ve Sinir Bilim

Spor yapmanın beden ve ruh sağlığımızı olumlu etkilediğini biliyoruz. Sonuçları Cell Biology dergisinde yayımlanan araştırmada ise bilim insanları spor yapmanın yeni öğrenilen bir bilginin hatırlanmasını kolaylaştırdığını buldu. 

Beyin ve Sinir Bilim

Los Angeles’taki Kaliforniya Üniversitesi’nde çalışan bir grup araştırmacı, anıların hafızada saklanması ile ilgili çok önemli sonuçlara ulaştı.

Beyin ve Sinir Bilim

İnsanların yeryüzünde yaşayan en başarılı tür olduğunu rahatlıkla söyleyebiliriz. İnsanlar gibi Dünya'nın dört bir tarafına yayılmış, yaşadığı çevreye kısmen de olsa hâkim olmayı...

Beyin ve Sinir Bilim

Müzik dinlemek günlük hayatımızın vazgeçilmez bir parçası. Birçoğumuz araba kullanırken, spor yaparken, ders çalışırken ya da kitap okurken bir yandan da müzik dinleriz.