Was ist eine Gehirn-Computer-Schnittstelle? Es kann doch nicht das sein, wonach es sich anhört, oder?
Ja, Brain-Computer-Interfaces (BCIs) sind genau das, wonach sie klingen – Systeme, die das menschliche Gehirn mit externer Technologie verbinden.
Das klingt alles ein bisschen nach Science-Fiction. Gehirn-Computer-Schnittstellen sind nicht wirklich etwas, das Menschen jetzt benutzen, oder?
Menschen benutzen heute tatsächlich BCIs – überall um Sie herum. In ihrer einfachsten Form kann ein Brain-Computer-Interface als Neuroprothese verwendet werden – das heißt, ein Stück Hardware, das Nerven, die nicht richtig funktionieren, ersetzen oder ergänzen kann. Die am häufigsten verwendeten Neuroprothesen sind Cochlea-Implantate, die Menschen mit Teilen der inneren Anatomie des Ohrs helfen, zu hören. Neuroprothesen, die beschädigte Funktionen des Sehnervs ersetzen sollen, sind weniger verbreitet, aber eine Reihe von Unternehmen entwickelt sie, und es ist wahrscheinlich, dass solche Geräte in den kommenden Jahren weit verbreitet sein werden.
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Warum werden Brain-Computer-Interfaces als „mind-reading technology“ bezeichnet?
Das ist die Richtung, in die sich diese Technologie entwickelt. Es gibt Systeme, die derzeit erprobt werden, die Ihre Gehirnaktivität – die elektrischen Impulse – in Signale übersetzen können, die eine Software verstehen kann. Das bedeutet, dass Ihre Gehirnaktivität gemessen werden kann; echtes Gedankenlesen. Oder Sie können Ihre Hirnaktivität nutzen, um ein Gerät fernzusteuern.
Wenn wir denken, werden die Gedanken in unserem Gehirn und in unserem Körper als eine Reihe von elektrischen Impulsen übertragen. Das Abgreifen solcher Signale ist nichts Neues: Ärzte überwachen bereits die elektrische Aktivität im Gehirn mit dem EEG (Elektroenzephalografie) und in den Muskeln mit dem EMG (Elektromyografie), um Nervenprobleme zu erkennen. In der Medizin werden EEG und EMG verwendet, um Krankheiten und andere Nervenprobleme zu finden, indem man nach zu viel, zu wenig oder unerwarteter elektrischer Aktivität in den Nerven eines Patienten sucht.
Jetzt aber untersuchen Forscher und Unternehmen, ob diese elektrischen Impulse entschlüsselt werden könnten, um einen Einblick in die Gedanken einer Person zu geben.
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Können BCIs Gedanken lesen? Wären sie in der Lage zu erkennen, was ich jetzt gerade denke?
Zum jetzigen Zeitpunkt, nein. BCIs können Ihre Gedanken nicht genau genug lesen, um zu wissen, was Sie in einem bestimmten Moment denken. Momentan geht es eher darum, emotionale Zustände zu erfassen oder welche Bewegungen Sie beabsichtigen. Ein BCI könnte erkennen, wenn jemand „Ja“ oder „Nein“ denkt, aber spezifischere Gedanken zu erkennen, wie zum Beispiel, dass Sie gerade Lust auf ein Käsesandwich haben oder dass Ihr Chef Sie wirklich nervt, liegt außerhalb des Bereichs der meisten Gehirn-Computer-Schnittstellen.
OK, geben Sie mir ein Beispiel, wie BCIs eingesetzt werden.
Ein großes Interesse an BCIs kommt aus der Medizin. BCIs könnten für Menschen mit Nervenschäden eine Möglichkeit bieten, verlorene Funktionen wiederzuerlangen. Bei einigen Wirbelsäulenverletzungen ist zum Beispiel die elektrische Verbindung zwischen dem Gehirn und den Muskeln in den Gliedmaßen unterbrochen, so dass die Menschen ihre Arme oder Beine nicht mehr bewegen können. BCIs könnten bei solchen Verletzungen potenziell helfen, indem sie entweder die elektrischen Signale an die Muskeln weiterleiten, die unterbrochene Verbindung umgehen und den Menschen ermöglichen, sich wieder zu bewegen, oder den Patienten helfen, ihre Gedanken zur Steuerung von Robotern oder Prothesen zu nutzen, die Bewegungen für sie ausführen könnten.
Sie könnten auch Menschen mit Erkrankungen wie dem Locked-in-Syndrom, die nicht sprechen oder sich bewegen können, aber keine kognitiven Probleme haben, helfen, ihre Wünsche und Bedürfnisse zu äußern.
Was ist mit dem Militär und BCIs?
Wie viele neue Technologien haben auch BCIs das Interesse des Militärs geweckt, und die US-Militärbehörde für neue Technologien DARPA investiert zig Millionen Dollar in die Entwicklung einer Gehirn-Computer-Schnittstelle für den Einsatz bei Soldaten.
Im Großen und Ganzen kann man den Reiz von BCIs für das Militär leicht erkennen: Soldaten im Feld könnten sich zum Beispiel mit Teams im Hauptquartier verbinden, um zusätzliche Informationen zu erhalten, und miteinander kommunizieren, ohne einen Laut von sich zu geben. Es gibt aber auch dunklere Anwendungen, für die die Armee BCIs einsetzen könnte – wie Verhöre und Spionage.
Was ist mit Facebook und BCIs?
Facebook hat sich für den Einsatz von BCIs stark gemacht und vor kurzem die BCI-Firma CTRL-labs für angeblich 1 Milliarde Dollar gekauft. Facebook betrachtet BCIs aus zwei verschiedenen Blickwinkeln. Es arbeitet mit Forschern zusammen, um Gedanken in Sprache zu übersetzen, und die Übernahme von CTRL-labs könnte helfen, allein aus den Gehirnsignalen zu interpretieren, welche Bewegungen jemand machen will. Der rote Faden zwischen beiden ist die Entwicklung der nächsten Hardware-Schnittstelle.
Facebook bereitet sich bereits darauf vor, dass sich die Art und Weise, wie wir mit unseren Geräten interagieren, verändern wird. So wie wir uns von der Tastatur über die Maus zum Touchscreen und zuletzt zur Stimme als Möglichkeit zur Steuerung der Technologie um uns herum bewegt haben, setzt Facebook darauf, dass die nächste große Schnittstelle unsere Gedanken sein werden. Anstatt Ihr nächstes Status-Update zu tippen, könnten Sie es denken; anstatt einen Bildschirm zu berühren, um zwischen Fenstern zu wechseln, könnten Sie einfach Ihre Hände in der Luft bewegen.
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Ich bin mir nicht sicher, ob ich bereit bin, mir einen Chip ins Gehirn setzen zu lassen, nur um ein Status-Update zu tippen.
Das müssen Sie vielleicht nicht: Nicht alle BCI-Systeme benötigen eine direkte Schnittstelle, um Ihre Gehirnaktivität zu lesen.
Es gibt derzeit zwei Ansätze für BCIs: invasive und nicht-invasive. Invasive Systeme haben Hardware, die in Kontakt mit dem Gehirn ist; nicht-invasive Systeme nehmen die Signale des Gehirns typischerweise über die Kopfhaut auf, indem sie Sensoren am Kopf tragen.
Die beiden Ansätze haben ihre unterschiedlichen Vor- und Nachteile. Bei invasiven BCI-Systemen können sie viel feinere und genauere Signale erfassen, weil die Elektrodenarrays das Gehirn berühren. Wie Sie sich vorstellen können, sind sie jedoch mit einem chirurgischen Eingriff am Gehirn verbunden, und das Gehirn ist nicht immer glücklich darüber, wenn Elektrodenarrays daran angebracht werden – das Gehirn reagiert mit einem Prozess, der als gliale Vernarbung bezeichnet wird, was es wiederum schwieriger machen kann, dass das Array Signale aufnimmt. Aufgrund der damit verbundenen Risiken sind invasive Systeme in der Regel für medizinische Anwendungen reserviert.
Nicht-invasive Systeme hingegen sind verbraucherfreundlicher, da kein chirurgischer Eingriff erforderlich ist – solche Systeme zeichnen elektrische Impulse auf, die von der Haut kommen, entweder durch mit Sensoren ausgestattete Kappen, die auf dem Kopf getragen werden, oder durch ähnliche Hardware, die wie Armbänder am Handgelenk getragen wird. Es ist wahrscheinlich die Tatsache, dass die Hardware im Gesicht (oder auf dem Kopf) getragen wird, die die Akzeptanz bremst: Frühe Anwender mögen gerne große und offensichtliche Mützen tragen, aber die meisten Verbraucher werden nicht scharf darauf sein, eine mit Elektroden besetzte Mütze zu tragen, die ihre Gehirnwellen liest.
Es gibt jedoch Bemühungen, weniger aufdringliche, nicht-invasive Systeme zu entwickeln: Die DARPA zum Beispiel finanziert die Forschung an nicht-chirurgischen BCIs, und eines Tages könnte die notwendige Hardware klein genug sein, um inhaliert oder injiziert zu werden.
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Warum werden BCIs jetzt zum Thema?
Forscher interessieren sich schon seit Jahrzehnten für das Potenzial von BCIs, aber die Technologie hat sich viel schneller durchgesetzt, als viele vorhergesagt haben, vor allem dank besserer künstlicher Intelligenz und Machine-Learning-Software. Da solche Systeme immer ausgereifter wurden, konnten sie die vom Gehirn kommenden Signale besser interpretieren, die Signale vom Rauschen trennen und die elektrischen Impulse des Gehirns mit tatsächlichen Gedanken korrelieren.
Muss ich mir Sorgen machen, dass Menschen meine Gedanken ohne meine Erlaubnis lesen? Was ist mit Gedankenkontrolle?
Praktisch gesehen sind die meisten BCIs nur unidirektional – das heißt, sie können Gedanken lesen, aber keine Ideen in die Köpfe der Nutzer setzen. Dennoch wird bereits experimentell daran gearbeitet, wie Menschen über BCIs kommunizieren können: Ein aktuelles Projekt der University of Washington ermöglichte es drei Personen, mithilfe von BCIs an einem Tetris-ähnlichen Spiel zu arbeiten.
Da die technologische Entwicklung so schnell voranschreitet, werden bidirektionale Schnittstellen in absehbarer Zeit alltäglich sein. Vor allem, wenn Elon Musks BCI-Firma Neuralink etwas damit zu tun hat.
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Was ist Neuralink?
Elon Musk hat das Interesse an BCIs geweckt, als er Neuralink ins Leben rief. Wie man es von einem Unternehmen, das von Musk geleitet wird, erwarten würde, gibt es ein atemberaubendes Maß an Ehrgeiz und Geheimhaltung. Die Website und der Twitter-Feed des Unternehmens verrieten nur sehr wenig über seine Pläne, obwohl Musk gelegentlich Andeutungen machte, dass das Unternehmen an Gehirnimplantaten in Form von „neural lace“ arbeitet, einem Netz aus Elektroden, das auf der Oberfläche des Gehirns sitzen würde. Die ersten ernsthaften Informationen über die Technologie von Neuralink kamen mit einer Präsentation Anfang dieses Jahres, in der ein neues Array gezeigt wurde, das von chirurgischen Robotern in den Kortex des Gehirns implantiert werden kann.
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Wie viele BCIs wurde auch Neuralink zunächst als eine Möglichkeit gesehen, Menschen mit neurologischen Störungen zu helfen, aber Musk blickt weiter in die Zukunft und behauptet, dass Neuralink verwendet werden könnte, um Menschen eine direkte Schnittstelle mit künstlicher Intelligenz zu ermöglichen, so dass der Mensch nicht irgendwann von der KI überholt wird. Es könnte sein, dass der einzige Weg, um zu verhindern, dass wir von Maschinen überflügelt werden, darin besteht, uns mit ihnen zu verbinden – wenn wir sie nicht schlagen können, so Musks Überlegung, müssen wir uns ihnen vielleicht anschließen.