Seorang lelaki pertengahan usia yang lumpuh dari leher ke bawah akibat kecederaan saraf tunjang serviks, kini mampu mengawal kerusi roda pintar hanya dengan fikiran untuk bersiar-siar di kawasan perumahan, mengawal anjing robot sebagai ‘lanjutan tubuh’ untuk mengambil makanan yang dipesan secara dalam talian, malah boleh menyertai kerja penandaan data dalam talian. Ini adalah kemajuan baharu daripada percubaan klinikal invasif antaramuka otak-mesin (BMI) kedua yang dijalankan oleh pasukan Zhao Zhentuo dan Li Xue dari Pusat Inovasi Cemerlang Sains Otak dan Teknologi Pintar, Akademi Sains China, bersama Hospital Huashan Universiti Fudan dan syarikat berkaitan. Percubaan klinikal kali ini telah berjaya merealisasikan lonjakan teknologi antaramuka otak-mesin dari kawalan kursor dua dimensi di skrin kepada interaksi dunia fizikal tiga dimensi.
Teknologi antaramuka otak-mesin invasif China berkembang pesat. Pada Mac tahun ini, kumpulan penyelidik Zhao Zhentuo dan Li Xue, bersama pasukan Hospital Huashan Universiti Fudan telah berjaya melaksanakan percubaan klinikal prospektif antaramuka otak-mesin invasif pertama di China. Seorang peserta yang lumpuh semua anggota badan selama 13 tahun akibat kemalangan elektrik voltan tinggi, melalui sistem antaramuka otak-mesin invasif yang dibangunkan sepenuhnya oleh China, telah berjaya mengawal produk elektronik menggunakan ‘fikiran’, serta mahir bermain permainan lumba kereta, catur Cina dan pelbagai permainan lain. Dengan ini, China menjadi negara kedua di dunia selepas syarikat Neuralink Elon Musk dari Amerika Syarikat, yang berjaya memasuki peringkat percubaan klinikal untuk teknologi ini.
Boleh Kawal Robot Bermakna secara Asas
Pada Jun tahun ini, pasukan tersebut melancarkan percubaan klinikal antaramuka otak-mesin invasif kedua. Akibat terjatuh secara tidak sengaja, pesakit Encik Zhang mengalami kecederaan saraf tunjang pada tahun 2022 yang menyebabkan lumpuh semua anggota badan. Selepas lebih setahun menjalani pemulihan, keadaannya tidak menunjukkan peningkatan dan hanya bahagian kepala serta leher yang mampu digerakkan. Selepas implan sistem antaramuka otak-mesin, Encik Zhang dalam tempoh 2 hingga 3 minggu telah berjaya mengawal kursor komputer, tablet, dan peranti elektronik lain dengan fikiran sahaja — sama seperti tahap kelakuan peserta percubaan klinikal pertama antaramuka otak-mesin invasif pasukan penyelidikan itu. Untuk meningkatkan lagi keupayaan interaksi pengguna dengan persekitaran, pasukan penyelidikan dengan memperkenalkan lebih banyak teknologi baharu, berjaya meluaskan aplikasi antaramuka otak-mesin daripada skrin dua dimensi kepada dunia fizikal tiga dimensi. Kini, sistem tersebut membolehkan pengguna mencapai kelajuan operasi telefon dan komputer hampir setara dengan pengguna normal menggunakan ‘fikiran’ sahaja, dan sudah mampu mengawal robot bermakna secara asas.
Pakar menyatakan bahawa percubaan klinikal kedua ini telah mencapai kejayaan teknologi penting. Dalam aspek pengekstrakan maklumat saraf, pasukan telah membangunkan teknologi pemampatan data saraf dengan nisbah mampatan tinggi dan ketepatan tinggi, serta secara inovatif menggabungkan beberapa kaedah pemampatan data seperti ‘kuasa jalur puncak’, ‘selang masa antara pulsa berdekatan’, dan ‘kiraan pulsa puncak’. Model dekoder hibrid ini masih dapat mengekstrak isyarat berkesan dengan efisien walaupun dalam persekitaran bising, meningkatkan prestasi kawalan otak secara keseluruhan sebanyak 15%-20%. Menghadapi isu ketidakstabilan isyarat yang disebabkan oleh gangguan bunyi, cahaya, elektromagnet dalam persekitaran sebenar, serta turun naik fisiologi dan psikologi pesakit, pasukan memperkenalkan ‘teknologi penjajaran manifold saraf’, iaitu mengekstrak ciri stabil berdimensi rendah daripada isyarat saraf dinamik berdimensi tinggi, meningkatkan kebolehsuaian dekoder terhadap persekitaran dan kestabilan rentas hari.
Pelarasan Parameter Secara Masa Nyata Tanpa Gangguan Operasi
Selain itu, pasukan telah memperbaharui kaedah penentukuran sistem serta membangunkan ‘teknologi penentukuran semula dalam talian’. Sistem ini membolehkan pelarasan parameter dekoder secara masa nyata semasa penggunaan harian pesakit tanpa perlu memberhentikan operasi untuk sesi penentukuran khas, memastikan prestasi sistem sentiasa berada di tahap optimum dan memberikan pengalaman pengguna “semakin guna semakin lancar”. Kelajuan tindak balas adalah antara penanda aras utama antaramuka otak-mesin. Laluan saraf semula jadi badan manusia mempunyai kelewatan penghantaran sekitar 200 milisaat, tetapi pasukan penyelidikan ini menggunakan protokol komunikasi tersendiri untuk mengurangkan kelewatan dari proses pengambilan isyarat ke pelaksanaan arahan kepada kurang daripada 100 milisaat — lebih laju dari kelewatan fisiologi manusia, menjadikan pengalaman kawalan lebih lancar dan semula jadi.
Zhao Zhentuo menyatakan bahawa kejayaan dalam percubaan antaramuka otak-mesin invasif kedua ini adalah menyeluruh, merangkumi peralihan dari 2D ke 3D, dari maya ke dunia nyata, serta dari kawalan asas ke integrasi dalam kehidupan seharian. Pesakit Encik Zhang pernah menggambarkan pengalaman itu, “Macam kawal watak dalam permainan, tak perlu fikir secara khusus hendak gerakkan joystick ke arah mana, secara semula jadi terlintas hendak ke mana, terus boleh ke sana. Penghantaran isyarat juga stabil, dan hampir tiada kelewatan.” Selain itu, pesakit ketiga yang juga lumpuh tinggi telah menjalani pembedahan pada Oktober tahun ini, dan dalam masa kurang dua bulan sudah mampu mengawal lengan robot untuk membantu diri sendiri minum air.