Am câteva zile libere și, nu știu de ce, m-a cuprins o oarecare nostalgie. Mă număr printre cei care au avut marele noroc să profite de avansul tehnologic pentru a depăși condiția biologiei umane și nu mă pot abține să nu privesc dragoste la drumul parcurs de oameni până la performanțele de acum. Consult baza de date mondială și la fiecare pas mă încearcă emoția. Cât de naivi și cât de romantici erau cercetătorii de acum un veac! Totuși nu am cum să nu le fiu recunoscător.

Foarte probabil prima definiție a unui cyborg a apărut într-un articol din 1960, publicat în revista Astronautics, în care Manfred Clynes și Nathan Kline discutau problema adaptării omului la condițiile aspre impuse de prezența omului în spațiul cosmic. Titlul articolului era cât se poate de semnificativ: ”Cyborgs and space”. Fiind vorba despre un cuvânt proaspăt inventat, Clynes a dat și o definiție, conform căreia un cyborg este un organism ”căruia i-au fost adăugate componente exogene, în scopul adaptării la medii noi”. Etimologic vorbind cyborg vine din combinarea cuvinetelor CYBernetic ORGanism. Totuși în articolul lor cei doi autori nu prea vorbesc despre cibernetică și nu scot nici un cuvânt despre interfața om maşină. Domeniul abia se năștea, iar calculatoarele erau niște mașinării gigantice. Nu aveau cum să își poată imagina că va veni o vreme în care un calculator, de milioane de ori mai puternic decât cele din anii 1960, va putea fi implantat într-un organism uman.

În schimb găsim unele soluții ce țin de medicină pntru adaptarea la condițiile zborurilor cosmice de lungă durată. Iată un exemplu: ”Un dispozitiv care ar putea fi luat în considerație pentru realizarea unui cyborg este deja disponibil. Este vorba despre o capsulă ingenioasă care este capabilă să injecteze lent substanțe bichimic active. Capsula poate fi încorporată în organism și permite administrarea de medicamente către un anumit organ […]. Ea este deja disponibilă și poate livra cantități mici de medicamente cu un debit de 0,01 ml/zi timp de 200 de zile […]. A fost testată e iepuri și cobai. Pe oameni a fost folosită pentru administrarea de heparină.”

Dincolo de conținutul articolului, care acum, la mai bine de un veac și jumătate de la momentul scrierii lui, îmi pare destul de naiv, ultima propoziție mi-a atras atenția, fiind valabilă și în lumea prezentului. ”Rezolvarea problemelor implicate de zborul cosmic cu echipaj uman prin adaptarea omului la mediu, și nu invers, va marca un important pas înainte nu numai în ceea ce privește progresul științific, ci și în ceea ce privește dimensiunea umană.”

Am mai găsit un text foarte interesant legat de cyborgi. Era transcriptul unei prezentări susținute de către Amber Chase, în 2010, la o conferință TED. Ea considera încă de atunci oamenii începuseră să se transforme în cyborgi prin folosirea la scară largă a dispozitivelor menite să asiste activitatea intelectuală, cum ar fi telefoanele inteligente, calculatoarele, internetul de atunici etc. Desigur, era o abordare interesantă și oarecum neașteptată, având în vedere că în acea vreme era la modă un personaj fictiv spectaculos, numit Robocop. În imaginația creatorilor săi, Robocop era o combinație perfectă dintre un organism uman mutilat și mașină. Astfel Robocop căpătase puteri supraomenești, o viziune care în zilele noastre, la aproape un veac de atunci, tinde să devină o realitate banală.

Dar să mă întorc la istorie. Aș putea sa vă spun despre evoluția mașinilor implantate în corp, menite să asiste fiziologia umană, cum ar fi stimulatoarul cardiac sau pancreasul artificial. Dacă voi avea timp, poate că vă voi vorbi despre asemenea dispozitive, dar vreau să mă opresc mai întâi asupra unui aspect pe care eu îl consider fundamental pentru evoluția și revoluția cyborgilor.

Interfața om-mașină (1)

În anul 1973, cercetătorul Jacques Vidal publica primul studiu științific dedicat comunicării directe între creierul uman și mașină. Intitulat ”Toward direct brain-computer communication” articolul punea bazele teoretice ale unui domeniu care avea sa se dezvolte rapid în deceniile care i-au urmat. Pentru a demonstra că este fezabilă realizarea de dispozitive care să permită comunicarea directă între creier și mașină, Vidal pleca în expunerea sa de la trei presupuneri. Prima era aceea conform căreia deciziile mentale pot fi identificate și descifrate pe baza semnalelor electrice care sunt înregistrate cu ajutorul electroencefalogamelor. A doua stipula faptul că semnalele complexe electroencefalografice pot fi descompuse într-o sumă de semnale mai simple, astfel putându-se identifica modelele specifice fiecăriei decizii. A treia presupunere arăta că odată ce au fost identificate modelele, ele rămân stabile în timp.

În același articol, Vidal trasa și drumul ce trebuie parcurs pentru a realiza o comunicare directă între om și calculator. ”Sunt necesare progrese uriașe în domeniul neurofiziologiei”, scria el, ”pentru a identifica toate corelațiile între stările mentale și semnalele cerebrale. Mai este necesar să fie perfecționate tehnicile de analiză [matematică] a semnalelor (pentru a identifica informațiile semnificative din semnalul complex și difuz obținut cu ajutorul electroencefalogramelor) iar acestea să fie dublate de progrese în domeniul științei calculatoarelor (pentru a dezvolta software-ul necesar pnetru identificarea mesajelor).”

În 1977 Vidal publică un nou articol, ”Real-Time Detection of Brain Events in EEG”. De această dată el trece de la teorie la practică. Deși în acea vreme calculatoarele erau destul de primitive el reușește să obțină rezultate semnificative. Practic, pe scalpul subiecților se plasau niște electrozi, cu ajutorul cărora erau colectate informații despre undele cerebrale. Aceste informații erau procesate de un calculator, iar subiecții aveau drept sarcină să deplaseze un punct pe un ecran, astfel încât să parcurgă un labirint. Experimentele au fost încununate de succes. Așa cum sublinia Vidal la sfârșitul articolului său (nu uitați, a fost publicat în 1977) tocmai se deschidea drumul către interfața creier-mașină: ”Până de curând volumul considerabil de calcul necesar pentru această abordare excludea orice aplicație practică. Aceste zile s-au sfârșit.” Aș putea spune că Vidal a fost un vizionar, un deschizător de drum deși, după publicarea articolelor din care am citat, el nu a mai avut contribuții semnificative la dezvoltarea domeniului.

La aproape patru decenii după lucrările fundamentale ale lui Vidal au început să apară tot soiul de gadget-uri, care se bazau pe interpretarea electroencefalogramei, semn că electronica și puterea de calcul și software-ul evoluaseară suficient de mult. Mie mi-a plăcut un gadget de la începutul anilor 2010, ”Star Wars Science Force Trainer” care dădea ”puteri telekinetice” ultilizatorului. Era un adevărat spectacol pentru acele vremuri. Îți puneai pe cap un soi de căști, care colectau date simple despre activitatea cerebrală. În fața ta aveai un tub transparent în care era o minge de ping-pong, care se ridica sau cobora în funcție de viteza ventilatorului care se afla în partea inferioară a tubului, care, la rândul ei, era comandată de ”nivelul de concentrare” al utilizatorului. Astfel se putea controla, numai prin ”puterea gândului”, poziția mingei de ping-pong în tub. În tot acest timp primeai sfaturi de la un personaj celebru în acele timpuri, Yoda, care te sfătuia să îți folosești ”Forța”. Desigur, asta era doar o jucărie amuzantă, fără vreo altă utilitate practică.

”Star Wars Science Force Trainer”

Era nevoie să se realizeze dispozitive capabile să ”citească gândurile”. Au fost făcuți pași mici, dar mulți, în această direcție. De exemplu, undeva prin 2016, se reușea identificarea imaginilor la care se gândeau subiecții. Metoda folosită, descrisă într-un articol cu un titlu foarte lung și complicat, ”Reconstructing Perceived and Retrieved Faces from Activity Patterns in Lateral Parietal Cortex” (Reconstruirea chipurilor [umane] percepute și recuperate din tiparele cortexului parietal lateral), implica folosirea unei tehnici la modă în acele timpuri: fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging, imagistică prin rezonanță magnetică funcțională), care permite identificarea zonelor din creier care se activează atunci când sunt îndeplinite anumite sarcini.

În cadrul experimentului descris în articolul amintit mai sus, creierele mai multor subiecți au fost scanate în timp ce priveau fotografii ale unor fețe umane. În prima etapă s-au identificat, cu ajutorul unui algoritm bazat pe inteligența artificială, anumite tipare de activare a cortexului parietal lateral, corespunzătoare fiecărei fotografii. În cea de-a doua etapă subiecții au privit la alt set de fotografii, iar algoritmul a primit numai informațiile legate de activarea cortexului parietal lateral, după care a fost pus să reconstituie imaginea la care privea subiectul. Algoritmul a reușit o foarte bună reconstituire, bazându-se pe modelele de activare a două regiuni din creier: girusul angular (Angular Gyrus), care este implicat în procesele legate de limbaj, procesarea numerelor, orientarea spațială etc. și cortexul occipitotemporal, care este responsabil cu procesarea indiciilor vizuale. Un succes semnificativ, care avea darul de a da speranțe pentru aplicațiile ce aveau să urmeze.

Oamenii acelui timp, din vremea celui de al doilea deceniu al secolului XXI, își imaginau, aș zice eu, pe bună dreptate, că se fac primii pași către fuziunea dintre om și calculator.

Din păcate acest tip de abordare, noninvazivă, nu este satisfăcătoare pentru anumite aplicații,  deși este folosită și acum, la multe decenii de la acești primi pași. Mai scurt spus, cu ajutorul ei, nu se poate realiza o adevărată fuziune între om și mașină. Personal fac parte din tabăra, puternic contestată astăzi, care susține că, în cazul unui cyborg adevărat, comunicarea dintre om și mașină trebuie să se facă în dublu sens, astfel încât creierul meu, pe lângă comanda directă a mașinii, să poată primi informații de tot felul (inclusiv senzoriale) direct de la ea. Pentru a se ajunge la acest deziderat au fost necesare interfețe om-mașină de un alt tip.

Interfața om-mașină (2)

Pentru acest tip de interfețe om – mașină abordarea este una invazivă. Pe scurt, în cazul meu, creierul este ”cablat” pentru a putea interacționa direct nu numai cu un singur calculator, ci cu rețeaua mondială de calculatoare. Ideea acestui tip de interfațe a plecat nu de la dorința de a realiza cyborgi, ci de la necesitatea construiri unor proteze. Să vă dau un exemplu de la începuturi.

În 1997 John Ray, veteran al războiului din Vietnam, suferea un atac cerebral în urma căruia a rămas complet paralizat de la gât în jos. Cu un an mai devreme neurologul Philip Kennedy obținuse de la FDA (Food and Drug Administration) aprobarea de a implanta electrozi direct în creierul pacienților pentru a realiza o interfață creier-calculator. Condiția impusă era ca această procedură să fie aplicată numai paciențienților cu paralizie extinsă, cum era și cazul lui John Ray. În martie 1998, printr-o intervenție chirurgicală, care a durat 12 ore, în zona cortexului care este responsabilă de mișcarea mâinii stângi, au fost implantați doi electrozi. Kennedy spera ca în jurul electrozilor să se dezvolte axoni (aceștia conduc semnalele electrice ale neuronilor). Kennedy: ”Axonii sunt ca niște linii telefonice. Noi nu am făcut altceva decât să redirecționăm liniile și să ascultăm apelul.” Impulsurile electrice transmise de către axoni erau preluate de către cei doi electrozi, după care erau transformate în semnale digitale care comandau mișcarea unui cursor pe ecranul unui monitor. Pe acest monitor erau reprezentate câteva icon-uri, care simbolizau cuvinte și fraze, cum ar fi: ”ajutor”, ”durere”, ”nu mă simt bine” etc. După o scurtă perioadă de antrenament, în care John a învățat cum să își focalizeze gândurile pentru a deplasa cursorul pe ecran, el a reușit să deschidă un prim canal de comunicare cu cei din jur. În a doua etapă a experimentului, pe ecranul monitorului au fost afișate litere. John trebuia să miște cursorul și să selecteze litera dorită. De această dată lucrurile au fost mai complicate și au fost necesare luni de antrenament chinuitor. În cele din urmă, John a reușit să își scrie numele pe ecran, iar în lunile următoare a ajuns să scrie pe ecan cu o viteză de 30 de caractere pe minut. Un succes uriaș, care a intrat în paginile de istorie a cyborgilor.

Desigur, aveam de a face din nou cu o legătură cu sens unic în ceea ce privește comunicarea dintre om și mașină. Dar lucrurile aveau să evolueze destul de repede, impulsul inițial fiind dat tot de necesitatea realizării unor proteze.

Auzul a fost primul simț care a fost ”protezat”. Proteza era reprezentată de așanumitul ”implant cohlear”. Descris pe scurt, un asemenea dispozitiv consta într-un sistem de convertire a sunetelor în semnale electrice, care, după o filtrare corespunzătoare, erau transmise wireless catre un receptor care, la rândul lui, le transmitea către nervul cohlear. Primele asemenea implanturi au fost folosite încă din 1964, iar începnd cu sfârștiul anilor 1900 ele au devenit o procedură oarecum banală. În decembrie 2012 deja existau circa 324.000 de implanturi cohleare.

Simțul văzului este cu mult mai complex decât cel al auzului. Dar și în această zonă lucrurile au evoluat repede. După numai un deceniu de cercetare și experimentare, în 2013, FDA avea să aprobe prima proteză de retină. Aceasta purta numele de ”Argus II Retinal Prosthesis System” și era realizată de către compania americană Second Sight Medical Products. Dispozitivul era simplu, după standardele actuale, și consta într-o rețea de electrozi fini care era amplasată, printr-o intervenție chirurgicală, pe retină, astfel încât să poată transmite semnale către nervul optic. Acestea erau furnizate, prin intermediul undelor radio, de către o cameră video miniaturizată, amplasată pe o pereche de ochelari.

Desigur, la acea vreme nu se putea vorbi despre o restaurare totală a văzului, imaginea percepută de creier fiind destul de vagă, dar Argus II demonstra că avem de-a face cu un concept viabil. Astăzi, așa cum știți, performanțele protezelor de ochi au depășit cu mult ceea ce își imaginau oamenii în anii 2010. De exemplu, eu, după o intervenție chirugicală minimă, realizată de către un chirurg robot, sunt în stare să văd într-o gamă de lungimi de undă extinsă, plecând de la infraroșu până la ultraviolet…

V-am făcut doar o schiță a începutului, pentru că am mi-am dorit să vă reamintesc începutul evoluței noastre. Pașii următori au fost unii firești. S-a dorit îmbunătățirea performanțelor creierului uman. Impulsul inițial a fost oferit de cercetările militare, sub masca unor…

Proteze cerebrale complexe

În 2016 DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), lansa un program ambițios de cercetare în ceea ce privește comunicarea om mașină. Intitulat NESD (Neural Engineering System Design), programul avea drept obiectiv realizarea unei interfețe om mașină capabilă ”să transfere o bandă largă de date între creierul uman și lumea digitală”. Interfața urma să fie un soi de translator al limbajului electrochimic al neuronilor în limbajul binar al calculatoarelor. La acea vreme Phillip Alvelda, directorul programului NESD spunea că obiectivul acestuia este acela de a realiza ”interfețe [om-mașină] cu aplicații terapeutice”.

Tot DARPA a lansat, în 2014, un alt program, care a reprezentat o contribuție fundamentală în evoluția cyborgilor. Intitulat RAM (Restoring Active Memory) programul își propunea realizarea unei neuroproteze implantabile care să fie capabilă să depășească ”deficitul de memorie provocat de traumatisme cerebrale sau de diverse boli”.

În același an DARPA a demarat programul SUBNETS (Systems-Based Neurotechnology for Emerging Therapies), care își propunea ”realizarea unui sistem implantabil pentru diagnosticarea și tratarea bolilor psihice”.

Toate aceste dispozitive, pe care nu le mai detaliez acum, la care s-au adăugat altele, dezvoltate în cel mai deplin secret, au declanșat revoluția cyborgilor, aflată acum în plină desfășurare. Nu pot decât să le fiu recunoscător înaintașilor. Ei au avut marea îndrăzneală să transforme în realitate idei care la vremea lor păreau a ține de imaginația autorilor de SF.

Comentați pe Facebook