Çin, Dünyanın İlk Çift Yönlü Beyin-Bilgisayar Arayüzünü Tanıttı: 100 Kat Verimlilik Artışı

Çinli bilim insanları, beyin-bilgisayar arayüzleri (BCI) alanında önemli bir atılım yaparak dünyanın ilk çift yönlü adaptif BCI sistemini geliştirdi. Geleneksel BCI’lara kıyasla 100 kat daha verimli olduğu belirtilen sistem, pratik kullanıma yönelik büyük bir adım olarak değerlendiriliyor.

Tianjin Üniversitesi ve Tsinghua Üniversitesi’nden araştırmacılar, geliştirdikleri teknolojinin tıbbi ve tüketiciye yönelik giyilebilir ve taşınabilir cihazlara entegre edilebileceğini söylüyor.

Bu yeni sistem, yalnızca beyin sinyallerini çözen geleneksel BCI’lardan farklı olarak, beyin ve makinenin birbirinden öğrenmesini sağlıyor. Karşılıklı etkileşim sayesinde zaman içinde istikrarlı bir performans sunuyor ve günlük kullanım için daha güvenilir hale geliyor.

Tianjin Üniversitesi’nden çalışmanın ortak yazarı Xu Minpeng biyolojik ve makine zekası arasındaki etkileşimi vurguluyor: "Çalışmamız, beyin-bilgisayar arayüzlerinde birlikte evrim kavramını ilk kez ortaya koyuyor ve bunun uygulanabilirliğini başarıyla göstererek biyolojik ve makine zekası arasında karşılıklı uyumun ilk adımını oluşturuyor." 

Tek Yönlü Kısıtlamaları Aşan İlk Beyin-Bilgisayar Arayüzü

1970’lerden bu yana BCI sistemleri, beyin sinyallerini komutlara çevirerek kullanıcıların makineleri düşünceleriyle kontrol etmelerine olanak sağladı. İlk çalışmalar engelli bireylere yardımcı olmayı hedeflese de günümüzde BCI’lar oyun, eller serbest drone kontrolü ve diğer etkileşimli teknolojilerde kullanılıyor.

Ancak mevcut BCI sistemlerinin önemli bir sınırlaması var: İşleyişleri tek yönlü. Yani beyin yalnızca sinyaller gönderirken geri bildirim alamıyor. Bu eksiklik, uzun vadede sistem performansının düşmesine yol açıyor.

Xu konuyla ilgili "BCI teknolojisini ilerletmenin en büyük zorluklarından biri, beyin ile makine arasında karşılıklı öğrenmeyi sağlamaktır." dedi.

Araştırmacılar, beyin sinyallerindeki değişikliklerin yalnızca duygu dalgalanmaları veya yorgunluktan kaynaklanmadığını keşfetti. Aksine, bu değişimlerin BCI ile etkileşim sürecinden etkilendiğini belirledi.

Bu bilgiden yola çıkarak, araştırmacılar enerji verimliliği yüksek bir donanım bileşeni olan memristör çipini kullanarak çift döngülü bir çerçeve geliştirdi. Memristör çipi, nöral ağları taklit ederek beyin ile makine arasındaki etkileşimi daha doğal hale getiriyor.

Sistem, iki temel döngüden oluşuyor: İlk döngü, beyin sinyallerindeki değişimlere uyum sağlamak için sürekli olarak güncellenen bir makine öğrenimi modülü içerirken, ikinci döngü ise kullanıcıya gerçek zamanlı geri bildirim sağlayarak beyin sinyallerinin daha hassas kontrol edilmesine yardımcı oluyor.

Yüksek Verimlilik ve Genişletilmiş Yetkinlikler

Çalışmada, çift döngülü sistemin geleneksel BCI’lara kıyasla 100 kat daha verimli ve 1.000 kat daha az enerji tükettiği ortaya kondu:

"Geleneksel dijital BCI’larla karşılaştırıldığında, çift döngülü sistemimiz verimliliği 100 kat artırırken enerji tüketimini 1.000 kat azalttı." -Xu

Bu teknolojik ilerleme, kullanıcıların daha karmaşık görevleri gerçekleştirmesine de olanak tanıyor. Geleneksel BCI’lar genellikle iki serbestlik derecesi sunarken (örneğin bir drone’u yalnızca yukarı-aşağı veya sağa-sola hareket ettirme), yeni sistem dört serbestlik derecesine sahip. Kullanıcılar yalnızca beyin sinyalleriyle ileri-geri hareket ve rotasyon komutları verebiliyor.

Araştırmacılar, sistemi altı saat boyunca 10 katılımcı üzerinde test etti ve uyarlanabilir BCI sisteminin doğruluğunun, geleneksel sistemlere kıyasla yaklaşık %20 oranında arttığını gözlemledi. Çalışma, uzun vadeli stabilite sağladığını ve kullanıcıların zaman içinde sisteme uyum gösterdiğini ortaya koyarak, bu teknolojinin pratik kullanımı için önemli bir temel oluşturdu.

"Araştırmamız, pratik BCI sistemlerinin geliştirilmesi için güçlü bir teorik temel ve teknik destek sundu ve beyin-makine entegre zekasının ilerlemesi için yeni ufuklar açtı." -Xu

‍

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://interestingengineering.com/science/worlds-first-2-way-bci-china