Polacy zrobili to w kosmosie jako pierwsi. "Cyberpunk na orbicie"
W ramach polskiej misji IGNIS przeprowadzono eksperyment, który udowodnił, że w stanie nieważkości można skutecznie wydawać polecenia maszynom bez użycia mięśni, a za pomocą myśli. Wyniki eksperymentu PhotonGrav są zaskakujące. Sygnał z mózgu w kosmosie był nawet silniejszy niż na Ziemi.
Wizja sterowania technologią za pomocą samej myśli od lat rozgrzewa wyobraźnię fanów science-fiction. Jednak to, co dotychczas oglądaliśmy w filmach, właśnie stało się faktem dzięki polskim naukowcom i astronaucie dr. Sławoszowi Uznańskiemu-Wiśniewskiemu.
W ramach misji technologiczno-naukowej IGNIS przetestowano, czy interfejs mózg-komputer (BCI) ma w ogóle rację bytu w warunkach mikrograwitacji. Okazuje się, że nie tylko działa, ale jego skuteczność przerosła oczekiwania badaczy.
Smartwatch na mózgu zdał egzamin
Sercem eksperymentu PhotonGrav było autorskie urządzenie wykorzystujące technologię fNIRS (funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni). Choć nazwa brzmi skomplikowanie, zasada działania przypomina gadżety, które nosimy na nadgarstkach. To swego rodzaju zaawansowany pulsoksymetr, tyle że przykładany bezpośrednio do czaszki, a nie do ręki.
Urządzenie wysyła wiązkę światła, która przenika przez kość do kory mózgowej i mierzy poziom natlenienia krwi w konkretnym obszarze. Kiedy myślimy intensywniej, na przykład mnożąc w pamięci duże liczby, mózg zużywa więcej tlenu. Gdy odpoczywamy, wzorzec ten wygląda zupełnie inaczej. Sensory wyłapują te zmiany, a algorytmy tłumaczą je na konkretne polecenia dla komputera.
Dr Dariusz Zapała z firmy Cortivision, szef eksperymentu, przyznaje, że zespół miał sporo obaw. Nie było pewności, jak na delikatną aparaturę wpłyną zakłócenia elektromagnetyczne na stacji ISS, ani jak zachowa się ludzki mózg w warunkach, gdzie krew, jak każdy płyn w mikrograwitacji, zachowuje się zupełnie inaczej niż na Ziemi. Obawy okazały się jednak płonne. Jakość danych zebranych na orbicie nie odbiegała od tych, które uzyskiwano w laboratoriach na powierzchni planety.
Nie wiedzieliśmy, jak sygnał z urządzenia zachowa się w kosmosie; po pierwsze - ze względu na zakłócenia w modułach stacji, a po drugie - ponieważ krew jest płynem, który w mikrograwitacji zachowuje się inaczej niż na Ziemi. Nasze analizy wykazały jednak, że jakość danych zebranych w kosmosie nie odbiegała od tych ziemskich - podsumował w rozmowie PAP dr Dariusz Zapała z Cortivision.
Głowa puchnie, mózg dryfuje, a algorytm działa lepiej
Najciekawszym wnioskiem płynącym z eksperymentu są fizjologiczne zmiany, jakie zaszły w ciałach astronautów. Na Ziemi grawitacja ściąga płyny ustrojowe w dół. W kosmosie, w stanie nieważkości, płyny te przemieszczają się ku górze, gromadząc się w głowie i klatce piersiowej.
Efekty były widoczne gołym okiem. Dr Zapała wspomina, że zespół musiał przygotować specjalne czepki z sensorami w różnych rozmiarach. Te, które na Ziemi pasowały idealnie, na orbicie stawały się zbyt ciasne, ponieważ głowy astronautów realnie zwiększały swoją objętość. Zmieniły się nawet rysy twarzy dr. Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego.
Paradoksalnie, to zjawisko pomogło w badaniu. Analizy wykazały, że sygnał rejestrowany z mózgu na orbicie był silniejszy niż na Ziemi. Dlaczego? Ponieważ w mikrograwitacji mózg delikatnie dryfuje wewnątrz czaszki, przybliżając się do jej ścianek i tym samym do czujników umieszczonych na skórze głowy. To dociśnięcie sprawiło, że odczyty były wyjątkowo wyraźne.
Ponad 80 proc. skuteczności w sterowaniu myślami
W orbitalnym teście wzięły udział dwie osoby: polski astronauta projektowy ESA oraz drugi, nieujawniony z nazwiska członek misji Ax-4. Każdy z nich przeszedł na ISS trzy półgodzinne sesje. Najpierw algorytm uczył się specyfiki pracy mózgu konkretnego astronauty, a następnie przechodzono do fazy testowej. Zadanie polegało na poruszaniu kolorowym paskiem na ekranie wyłącznie za pomocą intencji – poprzez wprowadzanie się w stan głębokiego skupienia lub relaksu.
Badacze z Cortivision postawili sobie poprzeczkę wysoko, ale zachowawczo – uznaliby eksperyment za sukces, gdyby trafność odczytów wyniosła 70 proc. Rzeczywistość okazała się znacznie bardziej optymistyczna. Średnia skuteczność algorytmów sterujących wyniosła aż 82 proc. To dowód na to, że mimo fizjologicznego stresu i zmian zachodzących w organizmie, astronauci są w stanie efektywnie kontrolować systemy komputerowe bez kiwnięcia palcem.
Więcej o misji Sławosza Uznańskiego - Wiśniewskiego przeczytasz nas Spider's Web:
To technologia, która może uratować życie
Choć eksperyment przeprowadzono setki kilometrów nad naszymi głowami, jego wyniki mają kluczowe znaczenie dla ludzi pracujących w ekstremalnych warunkach na Ziemi. Dr Zapała podkreśla, że technologia fNIRS pozwala na autonomiczne monitorowanie stanu mózgu. Jeśli uda się wyeliminować potrzebę asysty personelu medycznego, systemy BCI mogą stać się "aniołem stróżem" dla nurków głębinowych czy polarników.
Urządzenie mogłoby w czasie rzeczywistym alarmować bazę o przeciążeniu mentalnym, niedotlenieniu czy pogarszającym się stanie zdrowia pracownika, zanim on sam zorientuje się, że dzieje się coś złego.
Teraz naukowcy wracają do pracy na Ziemi. Kolejny etap badań zakłada symulację mikrograwitacji w warunkach laboratoryjnych. Ochotnicy będą testować urządzenie, leżąc z nogami uniesionymi powyżej głowy, co wymusi przepływ płynów podobny do tego w kosmosie. To pozwoli na dalszy rozwój wiedzy o mózgu w jego naturalnym, aktywnym środowisku, a nie tylko w sterylnych warunkach szpitalnych.
