.png)
En lammet mann satte nylig en usedvanlig verdensrekord da han med tankekraft – hjulpet av hjerneimplantater, algoritmer og enkel autokorrektur – skrev inn omtrent 90 tegn per minutt med en feilrate på mindre enn 1 prosent.
Han gjorde dette ved å forestille seg at han skrev bokstaver og tegn i hånden.
Det skriver forskere fra Howard Hughes Medical Institute (HHMI), som i forrige uke fikk deres vitenskapelige artikkel med tittelen «High-performance brain-to-text communication via handwriting» publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Nature.
Musemarkør er treg
Tidligere «tanke til tekst»-eksperimenter med hjerneimplantater har fokusert på å gjøre det mulig for den lammede personen å styre en musemarkør over et virtuelt tastatur, for å velge hvert tegn.
Selv om metoden er effektiv, er den dessverre også treg, da den krever brukerens fulle oppmerksomhet, og fordi det tar tid å lære seg å kontrollere musen, skriver HHMI-forskerne bak det nye eksperimentet med en såkalt BCI (en forkortelse for hjerne- datamaskingrensesnitt – brain computer interface).
– Her utviklet vi en intrakortikal BCI som dekoder forsøk på håndskrift fra nevrale aktiviteter i motorisk cortex og oversetter den til tekst i sanntid med et nevralt nettverk, skriver de i den vitenskapelige artikkelen.
Forsøkspersonen klarte å skrive 90 bokstaver per minutt med mer enn 99 prosent nøyaktighet ved hjelp av forskernes BCI, som bruker kunstig intelligens i form av nevrale nettverk for å «oversette» hjernesignaler, og en standard autokorrektur for å minimere feil.
Dette er raskere enn noen gang før for «tanke til tekst» og kan sammenlignes med den typiske skrivehastigheten på en smarttelefon for en person i samme aldersgruppe som den lamme personen (115 tegn per minutt), skriver forskerne.
Et halv sekunds forsinkelse og ny verdensrekord
Forskerne koblet to hjerneimplantater sammen med totalt 200 elektroder til mannens premotoriske cortex. Dette området av hjernen antas å ha å gjøre med selve intensjonen om å utføre bestemte bevegelser, men før bevegelsen skjer.
Det er langt mer sannsynlig å fange opp et tydelig nevrologisk signal fra denne «intensjonen», i stedet for selve bevegelsen, som ofte er mer kompleks da den innebærer flere muskler og avhenger av kontekst (for eksempel plasseringen av en hånd på siden som skrives på), bemerker forskerne.
Med implantater og elektroder på plass ba forskerne den lamme mannen om å forestille seg at han skrev bokstaver og tegn på en side, hvorpå implantatene ble brukt til å registrere mannens hjerneaktivitet.
Ikke alle elektroder fanget opp brukbare impulser når deltakeren i studien prøvde seg med sin tenkte håndskrift, men ut fra de som gjorde det, kunne forskerne identifisere de nevrologiske signalene som skilte seg mest ut, når deltakeren forestilte seg hver bokstav og hvert tegn.
Slo verdensrekorden flere ganger
Etter dette viste analyser blant annet at bokstavene som ligner hverandre på et papir, for eksempel p og b eller h, n og r, dannet «klynger» nær hverandre. Forskerne fikk også deltakeren i studien til å forestille seg tegn som punktum, komma og spørsmålstegn, mens >-tegnet ble brukt som et mellomrom.
BCI-systemet kunne da identifisere riktig bokstav eller tegn med en nøyaktighet på litt over 94 prosent, selv om det bygget på en relativt liten mengde data basert på bare 242 setninger.
Deretter trente forskerne en kunstig intelligens, et såkalt tilbakevendende nevralt nettverk (recurrent neural network, forkortet RNN), for å vurdere sannsynligheten for at et nevrologisk signal tilsvarte en gitt bokstav eller et tegn.
Sammen med en standard autokorrektur bidro kunstig intelligens til å slå den forrige verdensrekorden for implantatdrevet inntasting på 25 tegn i minuttet, flere ganger.
Med en forsinkelse på et halvt sekund klarte deltakeren i studien altså å skrive inn rundt 90 bokstaver eller tegn per minutt med en feilrate på mindre enn en prosent.
Foreløpig ikke fullført
Ifølge forskerne bak forsøket er deres BCI-system imidlertid «ennå ikke et komplett, klinisk fullt fungerende system». For det første har det bare blitt prøvd på én person, så det er fortsatt ikke kjent om systemet fungerer like bra for andre personer.
Systemet bruker også et noe forenklet alfabet uten store bokstaver, tall og de mange andre tegnene som finnes.
I tillegg endres over tid signalene som neuralink-implantatene fanger opp, noe som kan skyldes forskyvninger i nevroner eller oppbygging av arrvev. Dette krever at systemet kalibreres regelmessig – minst en gang i uken for å opprettholde akseptabel presisjon, noterer forskerne.
Video fra instituttet:
Artikkelen ble først publisert av ingeniøren.
