Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →
Co cztery lata świat zamiera, czekając na cuda. Skazani na pożarcie walczą jak lwy. Mistrzowie klękają przed nowicjuszami. Amatorzy zmieniają się w herosów, których imię zna cały świat. Ale 12 czerwca dziesiątki tysięcy fanów zgromadzonych na stadionie Itaquera w São Paulo tuż przed rozpoczęciem pierwszego meczu mistrzostw świata w piłce nożnej będzie świadkami cudu zupełnie innego rodzaju. Cudu nauki.
Po odegraniu hymnów Brazylii i Chorwacji na środek boiska wyjdzie specjalny gość, by kopnąć pierwszą piłkę mistrzostw. Zwykle ten przywilej jest zarezerwowany dla wielkich piłkarzy czy wybitnych postaci. Ale tym razem będzie to zwykły nastolatek. I to właśnie ten cud: bo dziecko, które kopnie piłkę w stronę jednego z gwiazdorów reprezentacji Canarinhos, na co dzień jest... sparaliżowane. Będzie chodzić wyłącznie dzięki specjalnemu, mechanicznemu szkieletowi zewnętrznemu, sterowanemu umysłem.
KROK NAPRZÓD
„Sport to wspaniała okazja, żeby dotrzeć do milionów ludzi, którzy na co dzień nie zwracają uwagi na informacje naukowe – mówił na antenie CBS twórca szkieletu, Brazylijczyk Miguel Nicolelis. Naukowiec działa w organizacji „Walk Again”, która stara się, za sprawą nowoczesnych technologii, przywracać do normalnego życia osoby z ciężkimi urazami rdzenia kręgowego. – Zawsze chciałem pokazać brazylijskim dzieciom, jak ważna dla społeczeństwa jest nauka”.
W lutym grupa dzieci zacznie treningi – najpierw kontrolując myślami wirtualne awatary na ekranach komputerów. Potem – przy pomocy zrobotyzowanych egzoszkieletów. Elektrody wszczepione pod czaszkę będą odczytywać aktywność ich mózgów. Komputer postara się zinterpretować ich intencje i przetłumaczyć na ruchy mechanicznych nóg. Czas reakcji egzoszkieletu ma być mierzony w milisekundach. W maju naukowcy wyłonią trójkę finalistów. Jeden z nich wyjdzie 12 czerwca na boisko. Ale wszyscy dostaną szansę na nową przyszłość. Na względnie normalne życie.
„Program nie kończy się na mistrzostwach świata – zapewnia brazylijski naukowiec. – To będzie dopiero jego początek. Chcemy sprawić, że wózki inwalidzkie staną się przeżytkiem”.
„Być może już w najbliższej dekadzie możemy stworzyć technologie, które będą w stanie połączyć umysł z mechanicznymi, elektronicznymi albo wirtualnymi maszynami – pisał Nicolelis w 2012 r. na łamach „Scientific American”. – To pozwoli przywrócić mobilność nie tylko ofiarom wypadków czy wojen, ale i pacjentom cierpiącym na stwardnienie zanikowe boczne, parkinsona czy inne choroby zaburzające motorykę czy mowę”.
Dwa lata temu te zapowiedzi wydawały się jeszcze dosyć buńczuczne.
Pierwsze prace nad interfejsami mózg-komputer prowadzono już w latach 60. Ale dopiero błyskawiczne postępy w elektronice i neurologii z lat 90. pozwoliły naukowcom i inżynierom wykonać duży krok naprzód.
INTERFEJS MÓZG-KOMPUTER
W 2002 r. profesor Kevin Warwick stał się pierwszym człowiekiem, który bezpośrednio połączył swój układ nerwowy z komputerem. Dzięki opracowanemu przez siebie implantowi Braingate był w stanie kontrolować mechaniczne ramię. W jednym z eksperymentów Warwick znajdował się na innym kontynencie niż sterowane przez jego układ nerwowy urządzenie.
„Łączenie mózgu z komputerem wcale nie jest aż tak trudne – zapewniał Warwick w rozmowie z „Tygodnikiem Powszechnym” (nr 28/2013). – Załóżmy, że chcę prowadzić samochód wyłącznie za pomocą myśli. Mogę to zrobić na kilka sposobów. Na przykład umieszczając elektrody na powierzchni głowy i analizując EEG. Wtedy rzeczywiście jest trudno: muszę nauczyć się myśleć w określony sposób, a i wtedy, jeśli pomyślę »chciałbym skręcić w lewo«, samochód wykona polecenie może w 8 przypadkach na 10. To zdecydowanie za mało do poruszania się po drogach. Ale jeśli podobne elektrody umieszczę wewnątrz mózgu, w swoim układzie nerwowym, wtedy z 8 na 10 zrobi się 10 na 10. Nasz sprzęt może być tak czuły, jak to tylko potrzebne”.
Pierwszy interfejs Braingate składał się zaledwie ze stu elektrod. Dwa lata temu jego zdecydowanie bardziej zaawansowana wersja została wszczepiona do mózgu 53-letniej Jan Scheuermann. Kobieta cierpi na schorzenie, które uszkodziło jej układ nerwowy. Od lat pozostawała sparaliżowana. Ale dzięki wszczepionemu implantowi była w stanie poruszać zrobotyzowaną ręką, zbudowaną przez amerykańską wojskową agencję badawczą DARPA, podnosić kubek czy podać sobie do ust batonik.
Jeśli jednak kiedyś zrobotyzowane egzoszkielety, podobne do tych projektowanych przez brazylijskiego naukowca, mają przywracać do w miarę normalnego życia osoby po ciężkich urazach, trzeba przezwyciężyć jeszcze jedną barierę: sprawność samych robotów.
PRZYSZŁOŚĆ JUŻ W PRZYSZŁYM ROKU
Jak na razie – nawet najbardziej zaawansowane roboty są urządzeniami dosyć niezgrabnymi. Dotyczy to zwłaszcza maszyn humanoidalnych. Udaje się już konstruować mechanizmy dosyć dobrze symulujące sposoby poruszania się zwierząt: robot Wildcat, budowany na rzecz DARPA przez kupioną niedawno przez Google pracownię Boston Dynamics, jest w stanie – naśladując ruchy kota – pobiec z prędkością 30 km/h. Ale maszyny dwunożne, które mogą stanowić podstawę budowy wspomagających niepełnosprawnych szkieletów, wciąż poruszają się, bardzo wolno.
Choć niedługo może się to zmienić. Wspomniana DARPA w grudniu zorganizowała pierwszą „olimpiadę” dla podobnych maszyn. Darpa Robotics Challenge to zawody, które mają wyłonić najbardziej innowacyjne, najbardziej zaawansowane roboty, które mogłyby wspierać człowieka w akcjach ratunkowych. W zorganizowanej na torze wyścigowym w Miami imprezie wystartowało 16 zespołów z całego świata. Ich maszyny, w przeważającej większości dwunożne i człekokształtne, miały pokonać tor przeszkód i wykonać kilka czynności dla człowieka banalnych: otworzyć drzwi, wejść po wąskich schodach czy przeciągać wąż strażacki. Dla robotów, nawet sterowanych zdalnie przez człowieka, wszystkie zadania okazały się dużym wyzwaniem. To, co strażakowi zajęłoby kilka sekund, maszyna wykonywała kilka minut.
Ale przedstawiciele DARPA mówią, że zawody były tylko pierwszym krokiem, sposobem na oszacowanie punktu, w którym dziś znajduje się robotyka. Za rok ma być lepiej: maszyny mają choć odrobinę bardziej zbliżyć się sprawnością do człowieka.
Precedens już był. Dziesięć lat temu w podobnych zawodach zmierzyły się zespoły konstruujące samoprowadzące się samochody. W pierwszej edycji rajdu zwycięzcy pokonali zaledwie 7 mil z liczącej 150 mil trasy. Już w rok później samochód zbudowany przez Uniwersytet Stanforda przejechał całą długość testowego odcinka. A dziś automatyczne pojazdy poruszają się po zwykłych amerykańskich drogach.
Tymczasem Nicolelis konstruuje już szkielet, który ma otworzyć mistrzostwa świata. Otrzymał od brazylijskiego rządu 20 mln dolarów. Nie tylko na budowę urządzenia, ale także na stworzenie ośrodka rehabilitacji osób sparaliżowanych w São Paulo.
Naukowiec chce radykalnie poprawić czułość interfejsów mózg-komputer. Jeśli nie przed mistrzostwami – to wkrótce po nich. Aby zapewnić maksymalną płynność ruchów, chce zwiększyć liczbę połączeń między neuronami a maszyną.
Braingate prof. Warwicka składało się ze stu tranzystorów, z których tylko 25 pracowało jednocześnie. Implanty, którymi posługuje się Nicolelis, są pięć razy czulsze, a naukowiec podczas eksperymentów z małpami wszczepiał jednemu zwierzęciu cztery takie urządzenia naraz. To daje możliwość odczytywania sygnałów z 2 tys. neuronów jednocześnie.
Ale to dopiero początek. Nicolelis chce, by jego interfejs był podpięty do 20-30 tysięcy neuronów. Twierdzi, że dałoby to niepełnosprawnym możliwość wykonywania niemal zupełnie naturalnych ruchów.
„Mógłbym nauczyć ich kopać piłkę po brazylijsku – mówił kilka miesięcy temu magazynowi „Wired”. – Nie po angielsku, lecz po brazylijsku”.
Na razie miliony ludzi zobaczą kilka kroków – i proste podanie. Kto wie, może najbardziej przełomowe podanie w historii nauki.
WOJCIECH BRZEZIŃSKI jest dziennikarzem Polsat News, gdzie prowadzi autorski program popularnonaukowy pt. „Horyzont zdarzeń”. Stale współpracuje z „Tygodnikiem Powszechnym”.
PRACE NAD INTERFEJSAMI MÓZG-KOMPUTER TRWAJĄ NA CAŁYM ŚWIECIE, TAKŻE W POLSCE.
Zespół kierowany przez prof. Piotra Durkę z Uniwersytetu Warszawskiego skonstruował już serię urządzeń, które mogą pomóc całkowicie sparaliżowanym pacjentom komunikować się z otoczeniem czy wykonywać proste czynności. Bez wszczepianych elektrod, za to za pomocą czepka odczytującego elektryczną aktywność mózgu. W ubiegłym roku polski interfejs został publicznie zaprezentowany na wystawie w warszawskim Pałacu Kultury i Nauki. Naukowcy korzystali z okazji i „uczyli” maszynę odczytywać i interpretować aktywność mózgu ochotników testujących system.
WB
