Žmogaus ir kompiuterio sąsaja: realybė ar mokslinė fantastika?

Mintimis vairuoti automobilį, holografiškai susiskambinti su močiute, ar tiesiog regėjimo lauke gauti visą informaciją apie sudominusį objektą, žmogų, ar produktą parduotuvėje… Skamba kaip scenos iš fantastinių filmų? Pasirodo, panašios technologijos jau veržiasi ir į realybę!

Žmonės ir kompiuteriai darosi nebeatsiejami šių dienų pasaulyje. Vienu naudojamės dabar, skaitydami šį portalą, kitas per automobilio garso sistemą leidžia muziką, trečias kišenėje įdėmiai „klausosi“, jei netyčia paklaustume, kokia daina skamba eteryje… Kompiuteriai mus supa visur, o su jais „bendraujame“ įvairiausiais būdais – prisilietimais, balsu, ar senais gerais metodais: klaviatūra ir pele… Tačiau laboratorijose kuriamos žmogaus ir kompiuterio sąsajos technologijos žada dar daugiau neįtikėtinų būdų, kuriais netrukus bendrausime su mus supančiais kompiuteriais.

Žmogaus ir kompiuterio sąsaja (angl., „human-computer interaction“, HCI) atsirado taip pat anksti, kaip ir pats kompiuteris. Nors pirmieji kompiuteriai buvo sukurti atlikti labai konkretų darbą – skaičiavimus, nuo pat pradžių galvota kaip naudojimąsi kompiuteriu padaryti patogesnį, malonesnį ir efektyvesnį. Ir nuo pirmųjų skaičiavimo mašinų iki šių dienų technologijų tikrai nueitas nemenkas kelias!

Išmaniųjų technologijų laikais turbūt jau sunku tuo patikėti, tačiau vienos pirmųjų „revoliucijų“ žmogaus-kompiuterio sąsajos srityje buvo… Kompiuterinės pelės ir klaviatūros išradimas! Daugelis turbūt dar pamename laidines peles su ratuku… Tačiau pirmoji pelė buvo dar primityvesnė.

Douglas Engelbart 1965 m. išrastos kompiuterio pelės prototipas. ©SRI International | (Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0).

Išrasta Douglas Engelbart dar 1965 metais, pelė atvėrė iki tol neregėtas galimybes sąveikauti su kompiuteriu. Pagaliau buvo galima užduoti komandas ne tik skaičiais ir simboliais, tačiau ir judesiais. Tai leido gerokai intuityviau ir patogiau „bendrauti“ su kompiuteriu, bei davė pradžią ir grafinės naudotojo sąsajos (angl., „graphical user interface“, GUI) sukūrimui. Dar daugiau galimybių atsirado prie pelės pridėjus mygtukus.

D. Engelbart pelę kūrė ne šiaip sau. Šis mokslininkas yra laikomas ir kolektyvinio intelekto (angl., „collective intelligence“) bei žmonių kompiuterijos (angl., „human computation“) pradininku. D. Engelbart buvo įsitikinęs, jog didžiausias žmonijos problemas galima įveikti surėmus daugybę protų, t.y. pasitelkus minios intelektą. Tačiau jau tada jis suprato, jog šiai užduočiai įgyvendinti būtini kompiuteriai. Mokslininkas nuspėjo, jog kompiuteriai galėtų sujungti žmones į vieną tinklą, bei būtų nepakeičiami apdorojant, sisteminant informaciją. Todėl savo karjerą D. Engelbart paskyrė naujų būdų, kaip žmonėms efektyviau „bendrauti“ su kompiuteriais, paieškoms.                                            

Šiandien kolektyvinio intelekto bei žmonių kompiuterijos sritys gerokai pažengusios, ir interneto bei išmaniųjų įrenginių pagalba iš tiesų jau sprendžia didžiąsias pasaulio problemas.

Keičiasi ne tik technologijos, tačiau ir mūsų santykis su kompiuteriais. Pirmieji kompiuteriai buvo sukurti kaip mašinos, kuriomis naudojasi daugybė žmonių – vienas kompiuteris ir daugybė naudotojų. Asmeninio kompiuterio era visa tai pakeitė – vienas kompiuteris vienam naudotojui. Tuo pačiu ir žmogaus-kompiuterio sąsaja turėjo tapti pakankamai personalizuota, pritaikyta individualiems poreikiams.

Tačiau jau dabar, o tuo labiau – ateityje, tai dar labiau pasikeis. Vienas naudotojas vienu metu jau „bendrauja“ su ne vienu kompiuteriu, o ateityje dauguma objektų mūsų aplinkoje turės vienaip ar kitaip integruotą kompiuterį, tikru laiku transliuojanti informaciją apie jį, ir pan. Pasak mokslininkų, tai padės ir platesniam papildytos realybės (angl., „augmented reality“) pritaikymui mūsų gyvenimuose.

Tuo tarpu, su kompiuteriais savo aplinkoje greitai galėsime sąveikauti ne tik balsu ar prisilietimais, bet ir gestais ir akių judesiais. O galbūt netolimoje ateityje – net mintimis.

Tiesioginė smegenų ir kompiuterio sąsaja?

Elon Musk „Neuralink“ kompanijos kuriami smegenų implantai siekia padaryti būtent tai. Skamba pernelyg fantastiškai? Galbūt – vis dėl, mokslininkai net nesutaria dėl to, kas yra „mintys“, o technologija jas tiksliai fiksuoti ir interpretuoti dar tikrai nesukurta. Tiesa, Elon Musk tikrai nėra šių technologijų pionierius. Jau dabar egzistuoja smegenų-kompiuterio sąsajos, leidžiančios mintimis pajudinti robotinę galūnę, ar tiesiog akimis žaisti žaidimą kompiuterio ekrane. Tai – motorikos signalai, kuriuos nuskaityti ir interpretuoti gerokai lengviau nei abstrakčias mintis.

Ši sritis pradėta vystyti jau prieš kelis dešimtmečius. Deja, vis dar juda gana lėtai. Tiesą sakant, pirmieji smegenų elektriniai signalai buvo išmatuoti dar 1924-aisiais metais. Mokslininkas Hans Berger tam pasitelkė sidabrines vielutes, kurias įkišo tiesiog po pacientų skalpu. Šiais laikais technologijos kur kas pažangesnės.

Dauguma smegenų-kompiuterio sąsajos (angl., „brain-computer interface“, BCI) technologijų paremtos elektrinių bangų žmogaus smegenyse nuskaitymu. Pagal tai, kur ir koks signalas susidaro, galima spręsti, kokį veiksmą žmogus nori atlikti – pavyzdžiui, pajudinti galūnę.

Tiksliausios ir pažangiausios smegenų-kompiuterio sąsajos technologijos, tarp jų ir „Neuralink“ remiasi elektroniniais implantais. Šie, operacijos pagalba implantuojami į paciento smegenis ir, priklausomai nuo regiono, gali nuspėti žmogaus „mintis“ ir ketinimus. Nors tokius smegenų implantus nuo šios srities tyrimų pradžios yra gavę vos kelios dešimtys žmonių, tyrimai parodė, jog ši technologija gali padėti net visiškai paralyžuotam žmogui pajudinti robotines galūnes.

Tiesa, tokie implantai – dar gana rizikingi, ir vargu, ar greitai tokį galėsime turėti kiekvienas. Implanto įdėjimui reikalinga invazinė procedūra, visuomet išlieka rizika pažeisti smegenis. Be to, laikui bėgant audinys randėja, implantas gali nustoti veikti, atsirasti kitų šalutinių poveikių. Todėl tokia technologija taikoma tik tiems žmonėms, kuriems yra gyvybiškai reikalinga – pavyzdžiui, praradus galūnes ir kai jos paralyžuotos, nebevaldomos.

Ant galvos dėvimas neinvazinis elektroencefalogramos įrenginys su elektrodais, padedančiais nustatyti smegenų elektrinius impulsus.
©Florian Voggeneder (Flickr, CC BY-NC-ND 2.0)

Tačiau yra ir neinvazinių smegenų-kompiuterio sąsajos technologijų alternatyvų. Be jokių implantų, tiesiog uždedami ant galvos įrenginiai taip pat gali nuskaityti elektrines smegenų bangas. Lygiai taip pat, kaip atliekami ir bendri smegenų elektroencefalografiniai (EEG) tyrimai, pavyzdžiui, tiriant epilepsiją.

Tokios technologijos mūsų „mintis“ nuspėja ne taip tiksliai, tačiau yra gerokai saugesnės ir prieinamesnės. Be to, smegenų-kompiuterio sąsajos srityje taikomi ir žvilgsnio sekimo, bei kiti panašūs metodai. Taip žmogaus „ketinimai“ gali būti išverčiami į tikrus judesius ar veiksmus kompiuteryje, robotinėje galūnėje, ar net kontroliuojant kitus įrenginius, pavyzdžiui, dronus. Čia labai pasitarnauja ir dirbtinio intelekto (DI) technologijos. Surinkus didelius duomenų kiekius galima apmokyti mašininio mokymosi algoritmus, kurie ir padeda kompiuteriui interpretuoti mūsų žvilgsnio, gestikuliavimo, ar smegenų elektrinių impulsų išduodamus „ketinimus“.

Mintimis valdomi dronai? Taip, ir tai jau sukurta realybėje!

Tokių pačių, išorinių elektrodų pagalba jau sukurtas ne vienas mintimis kontroliuojamų dronų modelis. Nors technologija dar nėra iki galo ištobulinta ar prieinama kiekvienam, panašu, kad mintimis kontroliuojami įrenginiai pamažu pereina iš mokslinės fantastikos į realybę!

Pavyzdžiui, 2019-aisiais „Kickstarter“ platformoje pradėtas įgyvendinti „UDrone“ projektas sukūrė pirmuosius mintimis valdomus dronus, kurie nereikalauja sudėtingos kalibracijos su kiekvieno naudotojo smegenų bangomis, bei turi ne karinę, o asmeninio naudojimo paskirtį. Šia sistema daug lengviau pradėti naudotis eiliniam naudotojui, o drono ir EEG valdiklio komplektas tekainuoja mažiau nei 300 JAV dolerių.

Tiesa, „UDrone“ remiasi ne tik smegenų bangomis. Drono kontrolei pasitelkiami ir kiti sensoriai – judesių jutikliai bei žvilgsnio sekimo įranga. Dronui pakelti į orą užtenka apie tai pagalvoti, tačiau norint jį pasukti į kairę ar dešinę reikia ta kryptimi pajudinti galvą, sumirksėjus drone esanti kamera padaro nuotrauką ir t.t.

Žinoma, jog tokios technologijos turi ir svarbią karinę reikšmę, todėl yra rimtai tyrinėjamos ir šioje srityje. JAV gynybos ministerijos technologijų skyriuje (angl., DARPA) jau ne vienerius metus kuriami ir testuojami smegenų implantai, galintys valdyti dronus, ar net visą dronų armiją. Ši, visiškai mintimis kontroliuojamų dronų technologija, jau buvo sėkmingai išbandyta 2016-aisiais ir 2017-aisiais metais, bei yra tobulinama ir toliau. Be to, kariuomenei kuriami dronai ne tik priima signalus tiesiogiai iš žmogaus smegenų, bet ir siunčia signalus atgal. Droną kontroliuojantis žmogus tiesiai į smegenis gauna jutiminį grįžtamąjį ryšį apie droną supančią aplinką, ir taip gali geriau pasirinkti kryptį.

Žinoma, jog tam, kad tokios technologijos galėtų būti naudojamos plačiai, dar laukia ilgas kelias. Tačiau, pasak mokslininkų, panašiai ateityje būtų galima valdyti ir kitus įrenginius. Galbūt netgi asmeninį automobilį?

Skamba fantastiškai, tačiau naujausios žmogaus-kompiuterio sąsajos technologijos iš tiesų sparčiai keičia kaip „bendraujame“ su kompiuteriais, ir kokiose gyvenimo srityse jais pasikliauname. O mokslinėse laboratorijose kuriami įspūdingi įrenginiai pamažu pereina ir į kasdienybę!

Autorius: Eglė Marija Ramanauskaitė

Šaltinis: Technologijos.lt

Šaltiniai:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Human–computer_interaction
• https://en.wikipedia.org/wiki/Douglas_Engelbart
• https://en.wikipedia.org/wiki/Brain–computer_interface
• https://www.sciencedaily.com/releases/2008/05/080528140245.htm
• https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/bionics/monkeys-type-12-words-per-minute-with-braintokeyboard-communication
• https://www.thedailybeast.com/the-pentagons-wild-plan-for-mind-controlled-drones
• Shih, J. J., Krusienski, D. J., & Wolpaw, J. R. (2012). Brain-computer interfaces in medicine. Mayo Clinic proceedings, 87(3), 268–279. https://doi.org/10.1016/j.mayocp.2011.12.008