Vědomí ve smíšeném systému: sloučení umělé a biologické mysli přes BMI

Zde plakát jsem prezentoval na K vědy o vědomí 2010 konference. Navrhuji nový přístup k budování smyslové protézy. Neuroprostheses, které jsou vyvinuty dnes vyvolávají smyslové zážitky tím, že stimuluje mozek. Mozek vytváří vizuální, taktilní nebo sluchové zážitky v reakci na stimulaci. V navrženém modelu jsou zkušenosti nejsou generovány mozku - oni jsou vyrobeny elektronické zařízení, které je schopno vědomé zážitky - "qualia" - sám o sobě. Vědomé zkušenosti tohoto zařízení a biologický mozek jsou pak sloučeny přes zvláštní druh mozku-rozhraní stroje.

Motor protézy a inteligence augmentaci jsou uvedeny také

Plakát abstraktu:

Rychle se rozvíjející oblasti mozku-Machine Interface (BMI) technologie se snaží zavést přímé komunikace-a-řídicí kanál mezi lidským mozkem a strojů. Praktické aplikace pro BMI patří obnova ztracených vize a motorické funkce, a dokonce i rozšířit běžné lidské schopnosti. Ale bohužel současný BMI systémy jsou příliš chudí, než aby bylo dosaženo i úroveň výkonnosti, která je srovnatelná s tím, co jsou lidé schopni normálně, natož její zlepšení. A tato situace má na dost dlouho. Možným řešením pro příchod ven je přesunout výzkum zaměřit na ty aspekty mozku-stroj interakce, které obvykle nedostávají tolik pozornosti.

 

Studium vědomí je jednou z těchto důležitých aspektů, jak je tento plakát se snaží dokázat, že by nakonec nám umožní přinést BMI technologie pokročilých fázích, takže jeho schopnosti přiblížit schopnosti těchto přístrojů BMI, které se objevují ve sci-fi. Pochopení vědomí a jak to vyplývá z mozku je rozhodující pro dosažení tohoto cíle.

BMI a technologie sama o sobě nabízí spoustu nových otázek a příležitosti pro výzkum vědomí. BMI může postupovat dostatečně daleko, aby takové úrovně integrace mezi umělými prostředky a biologických neuronových sítí, které by mohly fungovat jako jednotný systém, ne jen samostatné subjekty komunikují mezi sebou. Ale jak je možné vědomí pak být zastoupeny v této smíšený systém? Bude vědomí je výsadou pouze obývací část? Může umělé části přidat něco do vědomé zkušenosti, nebo dokonce rozšířit to? Dále by bylo možné integrovat nervové systémy různých živých organismů rozhraní je jediné umělé sítě. Bude jejich vědomí být začleněny pak taky? A jak lze takové integrované paměti, být zkušený?

Tento plakát zkoumá způsoby, jimiž Brain-stroj může přispět k výzkumu vědomí, a popisuje, jak lépe pochopit vědomí v souvislosti mozku-vzájemné ovlivňování stroje nám umožní vybudovat BMI systémy s rozšířenou schopností.

Níže jsou uvedeny některé údaje v textovém formátu (díky images.google.com pro ilustrace;)

Neuroprostheses pro tělo vylepšení: omezení

Dnes téměř každý ví, že motor protézy jsou vyvinuty, které mohou být řízeny myšlenka sama. Jak fungují? Různých designech jsou zaměstnáni, ale velkou část těchto zařízení se spoléhají na skutečnost, že část mozkové kůry - primární motorické kůry - obsahuje přímé zastoupení našeho těla, tzv. homunculus.

Pokud bychom místo čidla v tomto homunculus, pak v okamžiku, kdy např. ruka je pohybově-činnosti související být zajat senzorů umístěných v oblasti ruky. Z této činnosti, můžeme extrahovat směru pohybu, rychlosti a atd. Proto senzory umístěné na primární motorické kůry lze použít k ovládání umělé tělo.

Zdánlivě, přístup může to být užitečné pro zdravotně postižené - ochrnutých osob, nebo těch, kteří ztratili končetiny - ale nemá žádný potenciál pro vylepšování člověka. Jak budeme přidávat třetí části, zejména na? To není zastoupena v homunculus! Nicméně, toto je možné díky plasticitě mozku. Experimenty ukázaly, že pokud budeme connect umělé končetiny opice kůry a pak vlakem zvíře získat nad ním kontrolu, neurony budou některé mění svou funkci v průběhu školení. Tyto neurony se bude naladěn specificky na pohyb robotické končetiny. Aktivita těchto neuronů bude předpovídat pohyb parametry pro robotické ale ne opice vlastních rukou.

Takže nové části těla mohou být začleněny do mozku těla schématu. Ale v každém případě by tato plasticity mít své vlastní hranice - můžeme si představit učit ovládat jeden, dva nebo tři ruce, ale co asi sto? Toto může ukázat být příliš užitečné zatížení pro mozek.

Dalším problémem je, do jaké míry bude BMI v rozporu s další funkce mozku? Některé BMI použití duševní úkoly, jako je představivost pro kontrolu. S tímto přístupem lze i sluchové kůry se používá k ovládání protézy. Nicméně, to není jasné, do jaké míry tyto BMI obsadit poznávacích zdrojů. Pokud potřebujeme soustředit na naše tělo pokaždé, když potřebujeme, aby se pohyb, toto nemůže být nazýváno vylepšení. Naše těla nefungují tak - jednou jsme se naučili chodit, nebudeme věnovat pozornost tomuto procesu, už ne.

Všechny tyto otázky nás pochyb o tom, že je možné postavit moderní tělo protézy, který bude spoléhat jen na vlastní mozek schopností.

Vývoj motoru protézy, které poskytují taktilní a proprioceptivní vjemy stále pokračuje. Zde jsme také setkat homunculus - ale toho času nachází v mozkové kůře somatosensory. Pokud jsou stimulovány oblasti tohoto homunculus, je patrný pocity. Přímý způsob, jak přidat pocity proto by se stimulací somatosenzorické kůry. Ale pak se setkáváme se stejným problémem jako s motorem homunculus - neschopnost získat pocity z další části těla nebo různých orgánů.

"Vědomé" neuroprosthesis

Jak jsme viděli, může mozek ukázat jako příliš omezený, aby řídil tělo - nebo několik - vyspělejší než lidské. Pro tento úkol příští-generace neuroprosthesis může samo o sobě obsahovat další umělé neuronové podkladu (nebo nějaký jiný druh AI). To vypadá rozumné - dokonce i mozek má dvě samostatné polokoule pro správu každé straně těla.

Pokud se jedna hemisféra nefunguje správně, může kontrolovat a pocit v odpovídající straně zhorší. Takže každá hemisféra obsahuje nervové sestavy, která dává vzniknout různým pocity - pocity na dotek, propriocepce, teplota a bolest, - stejně jako sestavy pro plánování a provádění pohybů. Nový neuroprosthesis bude obsahovat podobné komponenty, které se bude starat o řízení pohybu a pocity v umělé končetiny.

Tam je, nicméně, jedna zvláštnost k realizaci těchto komponent, a to zejména "snímání" ones. Vezměme živých organismů, včetně nás samotných: my jen pocit, něco, protože nervovou aktivitu v našem mozku nějak produkuje vědomí / fenomenologické zkušenosti nebo qualia. Mozku nejen procesy smyslových vjemů a vypočítá vhodné chování na něm založené, ale také nám umožňuje poznat, co se děje. Ale ne všechno: můžeme cítit ne všechny smyslové obdržených vstupních a zpracovávány mozkem, i kdyby tento vstup může výrazně ovlivnit naše chování. 

Naštěstí poměrně dobrý kus smyslové informace nakonec vstoupí do vědomí. Jak se to stane, je zatím velmi dobře rozuměl, ale bylo by rozumné předpokládat, že některé specifické vlastnosti struktury a činnosti v CNS je za to zodpovědný. Několik teorie existují, jejichž cílem je vysvětlit, jaké vlastnosti mohou produkovat vědomí v biologických nebo umělé systémy, ale všechny jsou spekulativní charakter dosud.

Co je zajímavé je to, že smyslové části naší neuroprosthesis by měly být rovněž schopny produkovat vědomé zážitky sami, takže jsme mohli cítit umělé tělo. Hlavní rozdíl od stávající neuroprostheses, které poskytují smyslové reakce stimulací různých částí mozkové kůry je, že tato je založena na již existující neurální substrát, který může produkovat vědomé zkušenosti, jakmile je stimulován. V navrženém modelu, nejsme s použitím drahých zdrojů stávajících substrátu (protože může být omezena), ale spíše přidávat nové zdroje přidáním vlastních komponent. Ale pak tyto složky by měly být vypracovány s podporou pro generování qualia, stejně jako jejich biologické protějšky.

Možné navrhnout pro vědomé mozkové implantáty

Po tomto připojení je třeba vytvořit mezi mozkem a "vědomím", neuroprosthesis tak, aby jejich qualia byly sjednoceny do jediné vědomé zkušenosti. Forunately, máme příklad řešení pro tento úkol v přírodě - korpusu calossum, svazek nervových vláken spojující dvě mozkové hemisféry. Po zrušení této souvislosti z nichž každá polokoule vypadá, že má svůj vlastní, samostatný mysl. Když svázané dohromady, hemisféry pracují jako jeden systém, a jejich vědomé zkušenosti jsou také spojeny do jediného, ​​soudržného jeden.

Rozšiřování vnímání

Moderní smyslové protéza neliší příliš ve svých schopností z dříve diskutovalo motor protézy. Oni také se spoléhají na stimulaci neuronů v CNS. Tato stimulace cíle většinou okrajových částech, a proto se ani produkovat kvalitativní zážitek sám o sobě. Mozek právě používá tuto stimulaci jako druh smyslových vjemů, a tento vstup prochází stejnými kanály, které byly stanoveny pro smysly už máme. Proto takový přístup opět nás omezuje na stejný šest smyslů jsme již mají. Ale s vědomou implantátu, je možné uměle vytvořit nový qualia, zcela odlišná od co jsme nezažili.

Další věc, která může možno s novým typem neuroprosthesis je rozšíření stávající smysly. Představte si scénář následujících možností: kamery pro umělé vidění jsou umístěny kdekoliv na světě, a my můžeme vidět vše, co se děje před nimi současně. Také bychom mohli simulovat tuto umístěním obrazů ze všech kamer na jedné velké obrazovce, ale pak se náš mozek zdrojů by být jasně nestačí vnímat všechny najednou.

Vědomé neuroprosthesis přináší své vlastní zdroje do hry. To by mělo být možné scénáře popsané výše.

Zlepšení poznávání

Ze všech možných aplikací technologie BMI popsal jeden sci-fi z nejpůsobivějších je přímá psaní nových vzpomínek do mozku, což by odstranilo potřebu pro učení. Nicméně současný stav technologie BMI nenabízí naději pro tento sen splní. Hlavní překážkou je, že mozek ukládá vzpomínky jako vzory spojení mezi neurony, ale jak je informace zastupuje tyto vzory, např. "nervové kód", není zatím znám. Ale je známo, již, že tyto vzory jsou vysoce distribuované - a to by bylo těžké z technického hlediska měnit spojení všude po celém mozku. Navíc, stejný neuronové sítě ukládat různé vzpomínky, takže je těžké přidat nové vzpomínky bez poškození již uložené v mozku.

S novým modelem, jsou informace uchovávány mimo mozek, ale může být stále vnímán jako součást naší vlastní paměti. Přidání nové paměti vyžaduje mnohem méně rušení s biologickým mozkem, protože paměť je skladováno odděleně.