Hjärnläsande headset Galea kan göra tangentbord föråldrade

Conor Russomanno arbetar på några ganska höga saker: Han bygger ett headset som kommer att kunna läsa människors tankar på ett icke-invasivt sätt och använda dem för att styra morgondagens datorgränssnitt. Men just nu är hans stora oro om han valde rätt namn för sin startup eller inte.

"Du vet," sa Russomanno, medgrundare och VD för en startup för hjärn-datorgränssnitt som heter OpenBCI, "ibland önskar jag att vi hade döpt vårt företag till OpenMCI - typ, tänk på datorgränssnitt eller något liknande."

Russomanno är inte den första grundaren - och kommer inte att vara den siste - som upplever tillfälliga kval av ånger över att namnge sitt företag. Men i hans fall har den ångern ingenting att göra med att namnet potentiellt misslyckas med fokus grupper, eller gör intrång i ett varumärke, eller någon av de andra vardagliga anledningarna till att en grundare kan ha andra tankar.

Faktum är att det är en mycket teknisk industriremix av en klassisk filosofisk gåta: skillnaden mellan hjärnan och sinnet. Och det kan bara vara framtiden för datoranvändning som vi känner den.

Bygger en hjärna sinne-dator-gränssnitt

Låt oss backa lite. Första gången Russomanno blev seriöst intresserad av hjärnan hade han precis drabbats av en traumatisk hjärnskada. Som collegefotbollsspelare hade han drabbats av hjärnskakning tidigare. Men den han drabbades av 2010 när han spelade rugby för Columbia Universitys klubblag var annorlunda. "Jag hade problem med att läsa och studera," sa Russomanno till Digital Trends. "Jag började verkligen fundera på skillnaden mellan hjärna och sinne. Om du skadar "hårdvaran" kan du känna det i "mjukvaran". Jag gick till ett antal psykologer och neurologer, och de sa alla till mig att jag mådde bra. [Men jag kände mig inte] bra."

Russomanno återhämtade sig från hjärnskakningen, men hans intresse för hjärnan vek inte. Ett år senare befann han sig i forskarskolan och studerade i Design and Technology MFA-programmet vid Parsons School of Design. Russomanno ombads att bygga ett projekt för sin fysiska datorklass. När han tittade sig omkring hittade han en online handledning som beskrev exakt hur man hackar hjärnvågor från en elektroencefalografi (EEG) leksak och in i programvara med öppen källkod. "Det var början på min jakt på BCI," sa han. "Har inte tittat tillbaka sedan dess."

OpenBCI, en startup baserad i Brooklyn, New York, slog in på scenen 2015 med en parKickstarter-projekt som syftade till att bygga hjärn-dator-gränssnittsprojekt för forskare på en budget. Tillsammans samlade de in en nyans under $400 000 och startade företaget. Nu är OpenBCI tillbaka med sitt mest ambitiösa projekt hittills: Ett virtual reality- och augmented reality-kompatibelt, sensorspäckat headset som heter Galea, meddelade denna månad.

Galea, som till en början kommer att levereras någon gång 2021, är en av en växande nummer av bärbara EEG-headset som övervakar elektrisk aktivitet i hårbotten och vidarebefordrar denna information till en dator.

Idén att använda EEG-indata som ett sätt att direkt kopplas till en dator är inte en ny idé. I början av 1970-talet Jacques Vidal, en professor vid Brain Research Institute vid University of California, Los Angeles (UCLA), myntade frasen "hjärna-datorgränssnitt" för att beskriva denna uppfattning. "Kan dessa observerbara elektriska hjärnsignaler sättas att fungera som informationsbärare i människa-dator kommunikation eller i syfte att styra sådan extern utrustning som protesanordningar eller rymdskepp?" Vidal funderade i en forskningsartikel från 1973. "Till och med på grundval av de nuvarande tillstånden inom datavetenskap och neurofysiologi kan man antyda att en sådan bedrift potentiellt ligger runt hörnet."

Saker och ting har tagit betydligt längre tid än vad Vidal kanske hade gissat från början. Men EEG börjar äntligen leva upp till sin potential. Även under de senaste åren har tekniken blivit mer portabel och effektiv. Men löftet om Galea handlar om mer än bara EEG. Headsetet kommer enligt uppgift att innehålla flera sensorer - inte bara elektroencefalogram, utan också elektrookulografi (EOG), elektromyografi (EMG), elektrodermal aktivitet (EDA), och fotopletysmografi (PPG). Detta innebär att det kommer att samla in data från inte bara hjärnan, utan också bärarens ögon, deras hjärta, deras hud och deras muskler, vilket gör det möjligt att "objektivt mäta" en rad inre tillstånd via kroppens biologiska svar på stimuli.

Enligt OpenBCI bör detta göra det möjligt för Galea att exakt kvantifiera engagemangsmått inklusive lycka, ångest, depression, uppmärksamhetsförmåga, intressenivå och mer - allt i realtid.

"Sättet som neurovetenskapen för närvarande gör det som kallas multimodal avkänning - eller jag gillar att kalla sensorfusion - är att de köper en antal olika produkter från olika tredjepartsutvecklare [och] måste sedan sammanfoga dessa data i mjukvara," Russomanno sa. ”Det här ställer till problem eftersom tidslåsning är väldigt, väldigt viktigt. Om du försöker veta exakt hur någons fysiologi eller hjärna eller sinne förändras som svar på stimuli, du måste se till att all denna data är väldigt, väldigt hårt tidslåst till själva stimuli. Sättet som människor gör detta nu är att de har olika drivrutiner, olika mjukvara och olika hårdvaruinställningar. Det är en väldigt tråkig process just nu för neuroforskare och utvecklare [forskning och utveckling]."

Samhället av tankeläsare

Denna idé om att kombinera data från olika källor är där frågan om hjärna-mot-sinne kommer in i bilden. Som löst är skillnaden mellan hjärnan och sinnet, som Russomanno påpekade, skillnaden mellan hårdvara och mjukvara. Sinnet är utan tvekan förknippat med hjärnan, men det är inte nödvändigtvis samma sak. Hjärnan är ett fysiskt organ, medan sinnet är ett immateriellt, hypotetiskt koncept som relaterar till en persons förståelse av världen, medvetande och tankeprocesser.

Dualismen hävdar att våra sinnen är mer än bara våra hjärnor. Detta är ett andligt koncept, men en version av det gäller här. Om du försöker mäta någons tankeprocesser kan du göra bättre än att bara begränsa dig till den jämförelsevis låga rumsliga upplösningen av EEG-hjärnanalys. Vet du hur de säger att ögonen är själens fönster? Tja, kanske andra kroppsliga reaktioner också är det. Bygg tillräckligt med fönster i ett hus och du borde kunna se vad som händer inuti.

Värdefulla indikatorer på sinnet kan hittas genom att till exempel använda bildbaserad eyetracking för att härleda information om avsikt, intresse och upphetsning som sedan skulle kunna korsreferens med EEG data. Dessa kombinerade datamängder har betydligt större prediktivt värde än bara en ensam. Som Russomanno rakt på sak uttrycker det: ”Vi bryr oss egentligen inte om hjärnan; vi vet bara att hjärnan är kärnan i nervsystemet och kärnan i sinnet. Det vi verkligen bryr oss om är mänskliga känslor, mänskliga avsikter. Vi bryr oss om interna sinnestillstånd och hur miljöer och aktiviteter förändrar det."

Vad Galea lovar att tillhandahålla är en tidslåst uppsättning sensoringångar integrerade på hårdvarunivå. Genom att kombinera dessa olika sensoravläsningar tror Russomanno att det kommer att vara möjligt att mer exakt skapa ett sinne-dator-gränssnitt.

På ett sätt skulle man kunna tänka sig dessa sensorer som agenter i linje med vad den sena A.I. forskaren Marvin Minsky beskrev i sin bok från 1986 The Society of Mind. Minsky föreslog att mänsklig intelligens är det sammanlagda resultatet av interaktioner mellan ett stort antal enkla mekanismer som inte, i och för sig, är särskilt intelligenta. Minsky ger exemplet med de olika medel som går in på att dricka en kopp te. Du har, föreslår han, ett gripmedel som fokuserar på att hålla i koppen. Du har ett balanserande medel som fokuserar på att hålla teet från att spilla. Du har en törstagent som försöker få näring genom att få dig att dricka teet. Och du har ett sortiment av flyttmedel som ansvarar för att föra koppen till dina läppar. Tillsammans skapar de ett exempel på intelligent beteende - även om vi kanske inte tänker på att dricka te som en särskilt intelligent uppgift. Ett liknande samhälle skulle kunna uppnås genom att kombinera olika sensoringångar för tankeläsningsändamål.

Tänk på möjligheterna

Den stora frågan är förstås vad allt detta ska användas till. Russomanno är tydlig med att det OpenBCI bygger är en plattform, inte en färdig produkt. Galea kommer att levereras med ett anslutet VR-headset och en Unity-baserad SDK som ger några grundläggande exempel på sinneskontrollerad VR i praktiken (föreställ dig att använda muskeldata från ditt ansikte för att köra bil eller flytta virtuella objekt genom en typ av VR telekines). Men de verkliga användningsområdena kommer att utvecklas av de personer som får tillgång till verktyget.

"Det vi gör med Galea är att försöka kasta in alla klockor och visselpipor vi kan," sa han. "Vi vill tillhandahålla en lekplats, en utvecklarlekplats, för att tillåta våra kunder och utvecklaren samhället i stort för att börja göra upptäckter om vilka sensorer som är användbara för vilka typer av applikationer.”

En sak han inte tvivlar på är hur omvälvande allt detta kan vara. På den grunda sidan kan du föreställa dig spel som känner av dina fysiologiska svar och justerar deras spelande därefter. På en mer djupgående nivå, tänk på en app eller ett operativsystem som vet det bästa sättet för dig att arbeta för maximal produktivitet och ändrar sig utifrån det.

"Under de senaste 20 åren har vi verkligen gått in i en uppmärksamhetsekonomi - på gott och ont," sa Russomanno. "Vad de största företagen i världen bryr sig om är att förstå användarnas preferenser, användarengagemang. Vad tänder någon? Vad får någon att vilja klicka och köpa något? Vad får någon att vilja stanna kvar i en applikation eller upplevelse i stället för att logga in på ett annat verktyg eller en annan applikation?"

Verktyg som Galea syftar till att göra den här typen av information mer upptäckbar och användbar än någonsin. Och det är bara början. "Det kommer att bli [en game-changer] när tekniken verkligen blir empatisk och utvecklas från detta en enkel idé om "låt mig designa det mest attraktiva gränssnittet för allmänheten", sa Russomanno. "Vad vi kommer att se är operativsystem som [kontinuerligt] justerar sina inställningar och gränssnitt och applikationer till individens preferenser. I mitt sinne är det obestridligt att detta kommer att hända."

Om den gör det kommer det inte bara att vara Russomannos sinne som denna revolution äger rum i. Det kommer att vara vår allihop.

Redaktörens rekommendationer

• Elon Musk planerar ett "show and tell"-evenemang om hjärndatorteknologi