Autor: Irina Vijoli
Este în firea omului să își dorească mai mult, să afle mai mult, să poată mai mult. Ambiția aceasta are, pe de-o parte, o determinare pragmatică (generată de nevoia de a se adapta și evolua odată cu modificarea constantă a mediului în care trăiește), iar pe de altă parte, una cu tentă ușor hedonistă (oamenii vor să devină mai puternici, mai frumoși, mai lipsiți de griji și mai fericiți).
Acest statut privilegiat a fost rezervat până acum divinității – religiile lumii vorbesc despre și venerează divinitatea pe care o descriu ca având puteri supranaturale, inaccesibile simplilor muritori. Zei, Dumnezei, Profeți sunt descriși în cărțile sfinte ca fiind posesori ai unor capabilități la care oamenii pot doar visa – pot merge pe apă, dispun de forță fizică extraordinară, sunt mai presus de moarte căci pot reînvia sau, pur și simplu, nu sunt supuși regulilor pământești.
Odată cu evoluția accelerată a tehnologiei se pune însă întrebarea pentru cât timp oamenii vor mai rămâne oameni și vor fi tributari numai normelor biologice? Cu informațiile disponibile la ora actuală se conturează concluzia că este foarte probabil că nu pentru foarte mult timp. Transformarea digitală, mai concret infuzia de tehnologie în toate domeniile socio – economice, sau “integrarea tehnologiilor digitale de către companii și impactul acestor tehnologii asupra societății”, cum spune definiția oficială a Uniunii Europene, este foarte vizibilă în domeniul sănătății. Dorința augmentării oamenilor, pornită inițial cu scopul de a vindeca boli sau alte tipuri de deficiențe a fost suficient de puternică pentru a crea ceea ce cu doar câteva zeci de ani în urmă s-ar fi numit miracole.
Astfel putem vorbi deja despre “cyborg”, adică noua tehnologie care ne propune schimbarea fundamentală a vieții prin combinarea unor părți anorganice (membre bionice) cu părți organice. Exemple tipice pentru a ilustra aceste noi posibilități sunt soluțiile de augmentare/suplinire a auzului și vederii.
În primul caz, este vorba despre implanturile cohleare, concepute pentru persoanele cu hipoacuzie neurosenzorială severă, până la profundă. La acest tip de pierdere a auzului, celulele ciliate din urechea internă sunt deteriorate și nu pot detecta sunetele în mod corespunzător. Un implant cohlear ocolește aceste celule deteriorate și trimite semnale electrice direct către creier, unde sunt interpretate ca sunete. Un sistem de implant cohlear este format din două componente principale. Procesorul audio purtat extern detectează sunetele și le trimite către implantul intern, care este plasat chiar sub piele, în spatele urechii. Procedura este viabilă din punct de vedere tehnic, comercial și medical.
În cazul văzului, cercetările au avansat mai puțin, dar sunt multe proiecte promițătoare care își propun crearea unei ochi artificial, deci este rezonabil să credem că rămâne doar o chestiune de timp și resurse până la validarea și implementarea pe scara largă a unor astfel de tehnologii. Inginerii au încercat să reproducă structura ochiului uman timp de aproximativ un deceniu. În prezent, un nou ochi artificial imită cu succes forma sferică a celui natural. Cercetătorii speră că această realizare ar putea duce la o viziune robotică mai clară și la dispozitive protetice mai avansate. Cercetarea realizată de Universitatea de Știință și Tehnologie din Hong Kong s-a bazat pe faptul că perovskitul, un material conductor și sensibil la lumină utilizat în celulele solare, poate fi folosit pentru a crea nano-fire extrem de subțiri, de câteva miimi de milimetru lungime. Aceste fire imită structura celulelor fotoreceptoare lungi și subțiri ale ochiului. Odată ce au surmontat dificultatea de a obține o retină artificială curbată oamenii de știință au încorporat-o într-un ochi artificial care includea o lentilă curbată în față. Urmând modelul lichidului specializat dintr-un ochi real, cercetătorii au umplut versiunea bio-mimetică cu un lichid ionic, un tip de sare lichidă în care particulele încărcate se pot mișca. Schimbul electric permite nanofirelor de perovskit să îndeplinească funcția electrochimică de a detecta lumina și de a trimite acel semnal către electronicele externe de procesare a imaginii. Acest ochi artificial a reușit să proceseze modele de lumină în doar 19 milisecunde – jumătate din timpul necesar unui ochi uman și a produs imagini care au avut un contrast mai mare și margini mai clare decât cele generate de un senzor de imagine plat cu un număr similar de pixeli. În anumite privințe, ochiul artificial poate fi considerat superior celui natural deoarece poate capta o gamă mai mare de lungimi de undă și nu are un punct orb.
Poate de și mai mare impact sunt însă membrele bionice, pentru că arată o imagine mai realistă și mai clară a omului – cyborg. Există deja mâini și picioare bionice. Jesse Sullivan, un electrician american a fost victima unui accident grav în anul 2001, accident în urma căruia și-a pierdut ambele brațe. Cu sprijnul Rehabilitation Institute din Chicago a primit două brațe bionice, a căror particularitate este că sunt acționate prin puterea gândului. O serie de microcomputere transformă semnalele neurale emise de creier în comenzi electrice, ca urmare brațele se mișcă. Brațele bionice nu au atins încă performanța brațelor organice, dar este de așteptat să poată ajunge la un grad mare de similaritate și chiar la capabilități mai bune odată cu avansul tehnologiei.
Un demers fundamental și un factor integrator, potențator pentru celelalte elemente bionice este acela de a înțelege, de a replica și de a îmbunătăți funcționarea creierului. Medicina, psihologia, neuroștiințele și inteligența artificială, aflate și ele în continua evoluție, contribuie la materializarea unor proiecte de cercetare care își propun să descopere exact aceste aspecte.
Un bun exemplu aici este infrastructura de cercetare EBRAINS, creată de Human Brain Project (HBP). Sistemele de calcul neuromorfice SpiNNaker și BrainScaleS le permit oamenilor de știință și inginerilor să efectueze experimente cu sisteme de calcul neuromorfe configurabile. Cele două sisteme neuromorfe sunt complementare fiind construite folosind hardware personalizat, în două locații diferite: Heidelberg, Germania (sistemul „BrainScaleS”, cunoscut șisub numele de „model fizic” sau sistem PM) și Manchester, Regatul Unit (sistemul „SpiNNaker”, cunoscut și sub numelede „multi nuclee” sau sistem MC). Ambele sisteme permit simulări ale rețelelor neuronale la scară largă, eficiente din punct de vedere energetic, cu modele simplificate de neuroni de creștere. Sistemul BrainScaleS se bazează pe emulări fizice (analogice) ale modelelor de neuroni și oferă o funcționare foarte accelerată (104 x timp real). Sistemul SpiNNaker se bazează pe o arhitectură digitală cu mai multe nuclee și oferăposibilitatea funcționării în timp real. Astfel, BrainScaleSpropune crearea unui creier similar celui uman, dar cu o rapiditate a funcționării semnficativ mai mare decât cea a creierului uman. Actualul sistem BrainScaleS-2 se bazează pe emulații fizice (analogice sau cu semnal mixt) ale „neuronilorpunctiformi”, care pot fi combinate pentru a forma neuronistructurați și prezintă modele de plasticitate programabile prin intermediul PPU (unitate de plasticitate programabilă, un tip de procesor personalizat). Funcționează la o viteză biologică în timp real de 1000x.
Un alt exemplu este proiectul Blue Brain. Sub egida Institutului Federal de Tehnologie din Lausanne, Elveția, se desfășoară din iulie 2005 această inițiativă de cercetare aflată la intersecția dintre neuroștiințe și Big Data. Scopul proiectului Blue Brain este de a poziționa neuroștiința de simulare ca o abordare complementară alături de neuroștiința experimentală, teoretică și clinică cu scopul de a înțelege creierul, printr-un sistem de reconstrucții și simulări digitale detaliate din punct de vedere biologic ale creierului de șoarece.
Infrastructura informatică ce face posibilă această modelare se numește Blue Brain 5 și constă într-un supercomputer care dispune de un set de resurse performante integrate.
În 2015, Blue Brain a obținut un succes major – publicarea unui prim proiect al reconstrucției digitale a microcircuitului neocortical. Studiul a confirmat că este posibilă construirea și simularea unei copii digitale a unei părți a creierului (efort interdisciplinar susținut cu implicarea a 82 de oameni de știință ce au contribuit la studiu). Lucrarea, publicată în revista Cell, reprezintă cea mai completă descriere a oricărui microcircuit neuronal obținută până în prezent. Acesta oferă o hartă digitală completă a tuturor celulelor și sinapselor dintr-un bloc de țesut neural și descrie experimente de simulare care reproduc o serie de experimente in vivo anterioare. Cu alte cuvinte, copia digitală a unei părți a creierului Blue Brain se comportă ca o parte reală a creierului. Aceste reconstrucții digitale ale țesutului cerebral descriu la un moment dat în timp anatomia și fiziologia creierului (snapshot).
Blue Brain folosește reconstrucțiile digitale ca punct de plecare pentru o serie teoretic nelimitată de simulări, fiecare reprezentând un experiment in silico. Cercetătorii pot măsura activitatea electrică spontană a țesutului virtual, pot aplica protocoale de stimulare, pot măsura răspunsul și pot manipula țesutul în diferite moduri (de exemplu, „eliminând” celule cu caracteristici particulare sau „lezând” o parte a circuitului). Experimentele in silico pot reproduce experimentele anterioare de laborator – un test important de corectitudine pentru reconstrucțiile digitale – dar se pot explora în egală măsură noi opțiuni și se pot propune noi experimente. Valoarea adăugată majoră provine din faptul că simularea în mediul virtual permite experimente care ar fi altfel dificile sau chiar imposibile folosind efectiv țesutul biologic. O etapă crucială a fost atinsă în anul 2018 – obținerea unui atlas digital celular complet al fiecărui neuron și celulă glială din creierul de șoarece. Blue Brain Cell Atlas este primul atlas digital de celule 3D din întregul creier al șoarecelui-ului. Oferă o perspectivă unică asupra compoziției celulare a creierului șoarecelui. Utilizatorii pot vizualiza și descărca numărul, tipurile majore și pozițiile 3D ale tuturor neuronilor și celulelor gliale din toate cele 737 de zone ale creierului șoarecelui. Această etapă este esențială pentru că va permite cercetătorilor să dezvolte toate morfologiile neuronale, să surprindă toate comportamentele electrice diferite ale fiecărui tip de neuron și în final să conecteze toți neuronii pentru a construi prima schiță a întregului creier al șoarecelui – ținta asumată fiind anul 2024.
Posibilitatea realizării cu ajutorul tehnologiei a acestor reprezentări digitale este de o importanță majoră pentru a descifra cu mai multă acuratețe mecanismele biologice care ne generează gândurile și emoțiile și în ultimă instanță ne fac omeni. De asemenea înțelegerea modului de funcționare a creierului este esențială pentru diagnosticarea și tratarea bolilor cerebrale, din ce în ce mai frecvent întâlnite la nivel mondial pe fondul creșterii generale a speranței de viată
Știința avansează și ar putea prezenta oportunități uriașe de a integra puterea de procesare a mașinilor cu puterea cognitivă a creierului. Exemple de interfață unidirecțională includ aparatul auditiv. Interfețele bidirecționale sunt la în stadiu foarte incipient de dezvoltare și au obținut doar rezultate limitate în condiții de laborator controlate. Rezultate promițătoare dar deocamdată limitate se conturează și în ceea ce privește traducerea gândirii și a vorbirii. Interfețele non-invazive au demonstrat, de asemenea, că este posibilă comunicarea de la om la creier. În egală măsură neurostimularea poate fi folosită pentru a schimba funcția creierului.
Mai multe companii, precum și organizații militare de cercetare și dezvoltare, urmăresc să dezvolte o conexiune de mare lățime de bandă între creier și computer. O companie a dezvoltat până acum un robot de neurochirurgie capabil să implanteze în creier fire de polimer flexibile, fiecare având lățimea firului de păr uman și fiind prevăzut cu 32 de electrozi minusculi. Precizia este micronică, iar durata întregii proceduri este de 45 de minute. Firele se alimentează dintr-un implant de dimensiuni foarte mici care amplifică și digitalizează semnalele creierului pentru transmiterea cu viteză în bandă largă. Tehnologia este utilizată în prezent pentru cercetarea asupra rozătoarelor și este concepută ca un prototip pentru uz uman în viitor.
Un alt proiect interesant este cel al vizionarului Elon Musk: Neuralink.
Neuralink construiește un sistem de interfață creier-mașină (BMI) complet integrat. Este vorba despre tehnologii care permit unui computer sau alt dispozitiv digital să comunice direct cu creierul. De exemplu, prin citirea informațiilor din creier, o persoană cu paralizie poate controla mouse-ul sau tastatura unui computer. Sau, informațiile pot fi scrise înapoi în creier, de exemplu pentru a restabili simțul tactil. Scopul proiectului este să construiască un sistem cu cel puțin două ordine de mărime mai multe canale de comunicare (electrozi) decât dispozitivele actuale aprobate clinic. Acest sistem trebuie să fie sigur, trebuie să aibă o comunicare complet wireless prin intermediul pieli și trebuie să fie pregătit pentru ca pacienții să îl ia acasă și să îl folosească singuri. Implantul în sine, numit Link, va putea înregistra de la 1024 de electrozi și este proiectat să îndeplinească toate aceste criterii.
Metodele neinvazive de neurostimulare, cum ar fi stimularea magnetică transcranală, folosesc mijloace electrice pentru a crește sau scădea excitabilitatea zonelor creierului, afectând potențial procese mentale precum plasticitatea neuronală și memoria, atenția, creativitatea și multe altele. Neurostimularea are avantajul de a fi relativ non-invazivă (deși succesul se corelează cu plasarea cu precizie a electrozilor în zona dreaptă a creierului) și, până acum, pare sigură. Este, de asemenea, un sistem flexibil, dar poate funcționa doar în regiuni ale creierului suficient de apropiate de peretele craniului. Aplicațiile potențiale ale interfețelor creierului sunt uluitoare. Beneficiile terapeutice includ o soluție curativă pentru paralizie, restabilirea văzului și auzului, gestionarea sănătății mintale și tratamentul bolii Alzheimer. În ceea ce privește augmentarea capabilităților creierului uman, folosirea interfețelor, fie ele interne sau externe, ar putea îmbunătăți concentrarea și funcția de memorie, ar putea duce la apariția de noi forme de inteligență colaborativă ba chiar ar putea face posibilă descărcarea (download) de noi abilități și cunoștințe.
Ar fi posibilă și manipularea lumii fizice numai cu ajutorul gândului. Orice, de la mânerul unei uși la un avion, ar putea, în teorie și mai recent în practică, să fie controlat de oriunde în lume.
În cartea sa „Epoca mașinilor spirituale”, Ray Kurzweil prezintă o perspectivă interesantă și propune o predicție pentru anul 2029: „Speranța de viață a oamenilor continuă să crească și a ajuns la 120 de ani. Este din ce în ce mai larg recunoscut faptul că prelungirea continuă a duratei vieții omului va presupune folosirea în continuare a organelor bionice, inclusiv a unor părți ale creierului. Nanoboții sunt utilizați pe post de cercetași iar într-o măsură limitată ca agenți de reparare în fluxul sanguin și drept cărămizi pentru organele bionice”.
Această declarație ar putea fi întâmpinată cu scepticism, dar exemplele anterioare converg către ideea că există o mare probabilitate ca evoluția prezisă să fie destul de apropiată de adevăr.
Rămân în discuție aspectele etice ale unei astfel de evoluții. Sunt câteva întrebări la care este foarte greu de modelat un răspuns – cum s-ar putea reglementa un acces echitabil la elementele bionice? Ca orice tehnologie nouă vor avea niște costuri prohibitive pentru majoritatea oamenilor, cel puțin la început. Este etic ca doar cei cu resurse mult peste medie să beneficieze de aceste îmbunătățiri? Cum vom gestiona aceste noi capabilități ca să ne asigurăm că ele rămân subsumate unor scopuri corecte și nu vor fi folosite discreționar pentru a satisface interese particulare ale unor grupuri elitiste? De asemenea, se conturează o problematică extrem de complexă legată de partea de securitate cibernetică – în final vorbim despre niște dispozitive care implică procesare artificială automată. Rămâne de văzut ce măsuri de protecție vom găsi împotriva acestor riscuri. Iar demersurile pentru a găsi aceste soluții ar trebui să meargă mână în mână cu dezvoltarea de noi capabilități ale cyborg-ilor, despre care, luând în considerare toate exemplele enunțate anterior, există motive să spunem că vor deveni noua normalitate.