Odborník analyzuje video Neuralinku, ve kterém makak hraje telepatický Pong

Video Neuralinku nazvané „Monkey MindPong“ vydané 9. dubna 2021 mělo dost velký ohlas. Za týden už ho na YouTube zhlédlo pět milionů lidí. Není se co divit, každý den asi nemáte možnost vidět opici ovládající počítačovou hru myšlenkami. V našem nedávném článku můžete toto video zhlédnout i s českými titulky.

Pro běžného smrtelníka může být opice hrající MindPong možná i šokem, ale co si o tom myslí přední specialisté v oboru neurovědy? Jeden z nich, profesor Paul Nuyujukian z Univerzity ve Stanfordu, o tom natočil výborné video, ve kterém představil mnoho zajímavých postřehů. Níže najdete jejich přehled.

Celý videorozbor od profesora Paula Nuyujukiana:

Kdo je Paul Nuyujukian?

Jde o profesora bioinženýrství, neurochirurgie a elektrického inženýrství na Univerzitě ve Stanfordu. Tam působí jako vedoucí „Brain Interfacing Laboratory“, tedy vědecké skupiny, která se zabývá výzkumem v oblasti neurálních interfejsů. Prostřednictvím své vědecké práce se snaží porozumět tomu, jak mozek řídí pohyb nebo jak se zotavuje po zranění. Je držitelem několika patentů a vědeckých ocenění. Podílel se na vývoji rozhraní pro projekt BrainGate2. Jde tedy o neurovědce s bohatými zkušenostmi s vývojem konkrétních neurálních rozhraní.

Uveďme zde ještě, jak se vyslovuje jeho nezvyklé příjmení, protože se v článku bude opakovat a může to být dost nepříjemné. On sám ho na začátku videa vyslovuje jako „Njudžukien“.

Rozbor videa Neuralinku

Profesor Nuyujukian ve svém rozboru postupně přehrává video s makakem Pagerem, zastavuje ho, kde je to potřeba, a komentuje to, co zrovna vidíme. Ukazuje se, že video obsahuje spoustu detailů, kterých si všimne asi jen skutečný odborník, jenž s podobnými systémy pracoval a ví velmi dobře, o čem mluví. Video s Pagerem podle něj potvrzuje, že Neuralink posouvá obor neurálních rozhraní rychle kupředu. Dodává ještě, že s firmou není nijak svázán a nemá ani žádné interní informace. Zná jen několik lidí, kteří pro Neuralink pracovali nebo pracují. Jeho záměrem je sdílet s veřejností to, co ve videu vidí specialista z oboru. Pojďme tedy ke konkrétním informacím.

Makak a prostředí pokusu

Nejprve je řeč o makaku Pagerovi a pokusném prostředí, které mu v Neuralinku připravili. Jde konkrétně o makaka rhesus, což je primát, který je velmi často využíván k laboratorním pokusům. Volně žije na mnoha místech Asie. Podle profesora Nuyujukiana je tento druh opice využíván k pokusům v neurovědě už více než sto let. Mnoho informací o funkcích mozku víme právě díky těmto makakům. On sám s nimi také pracuje ve své vědecké skupině.

Prostředí, které Neuralink Pagerovi vytvořil, Nuyujukian hodnotí velmi pozitivně. Opičák není v kleci, nikdo ho do ničeho nenutí, vyleze si na (pro něj) pohodlnou větev a dobrovolně, za banánové smoothie, vykonává úkoly. Za plexisklem má ještě grafiku pralesa. To vše přispívá k jeho dobré „psychické“ kondici.

O kalibračním testu, který Pager vykonává, profesor Nuyujukian říká, že ho sám kdysi vymyslel. Jde o mřížku, která má 6×6 čtverců a makak musí joystickem postupně nasměrovat kurzor k různým z nich. Zajímavostí je, že při testu je přímo na obrazovce vidět, jaké množství dat je aktuálně stahováno z Pagerova rozhraní.

Implantát

Standardem v odvětví jsou již mnoho let zařízení typu Utah Array. To jsou elektrodová pole s pouhým jedním stem neelastických elektrod, která se k počítači připojují pomocí kabelu vedoucího z velké externí části zařízení doslova přišroubovaného k hlavě. Naproti tomu rozhraní Neuralinku má řádově vyšší počet elektrod (zde konkrétně 2 x 1024), k telefonu se připojuje bezdrátově pomocí protokolu Bluetooth a je celé schováno v hlavě. To je podle Nuyujukiana velmi důležité pro to, aby veřejnost neměla problém přijmout uživatele rozhraní. Využití Bluetooth je také příkladem toho, že Neuralink se nebojí pro svá zařízení používat standardních řešení dostupných na trhu. Alespoň tedy tam, kde je to možné.

Profesor Nuyujukian se rovněž obdivně vyjádřil k videu na blogu Neuralinku, které ukazuje 3D zobrazení konkrétních elektrodových vláken v mozku makaka (pravděpodobně Pagera) i s přesnými pozicemi rozmístění jednotlivých elektrod a fotkou mozkové tkáně v závěru. Podle něj to, že Neuralink přesně ví, kde elektrody jsou a může to takto detailně modelovat, má velký význam pro výzkum mozku.

Grafické znázornění rozmístění elektrod v mozku makaka (Zdroj: Neuralink)

Grafický interfejs Neuralinku

Jednoznačně nejvíce času ve svém videu profesor Nuyujukian věnoval grafickému rozhraní pro ovládání implantátu, které Neuralink poodhalil vůbec poprvé. Je na něm vidět spousta detailů, které Nuyujukian, jakožto expert v oboru, jeden po druhém interpretuje. Pojďme se tedy podívat na to, co jednotlivé údaje na monitoru znamenají.

Horní zelený pásek (zleva doprava):

• MAC: MAC adresa čili síťový identifikátor implantátu Pagera
• Firmware: Verze firmwaru, tedy softwaru rozhraní
• Chips: Aktivní čipy daného rozhraní. Každý Neuralink ve verzi, kterou má Pager, má čtyři čipy, každý z nich má 16 elektrodových vláken a každé vlákno má 16 elektrod (4 x 16 x 16 = 1024).
• RSSI: Received Signal Strength Indicator – indikátor síly přijímaného signálu vysílače Bluetooth
• Coil: Napětí indukční cívky, kterou se nabíjí baterie. Negativní napětí zde znamená, že zařízení momentálně není nabíjeno (není připojena nabíječka).
• Battery: Stav baterie v implantátu. Hodnota 3699 milivoltů (~3,7 V) sugeruje, že se pravděpodobně jedná o lithium-iontovou (Li-Ion) baterii.
• Charging: Rovněž ukazuje stav nabíjení baterie. Negativní hodnota elektrického proudu znamená, že baterie není nabíjena.
• Drain: Stav čerpání energie z baterie. Výše zmíněné ukazatele vlastností elektrického proudu a napětí odhalují velice důležitou věc – 3,7V x 17,5 mA = 64,75 mW výkonu, což znamená, že implantáty Neuralinku mají extrémně nízkou spotřebou energie.
• Humidity: Vlhkost prostředí, ve kterém se implantát nachází
• Pressure: Tlak prostředí
• Temp: Teplota prostředí
• Hibernation: Stav hibernace implantátu
• Autowake: Automatické uvedení do provozu
• Drops: Pravděpodobně ukazuje úroveň ztrát síťových paketů, které implantát vysílá přijímači, čili do telefonu a počítače.
• Interval: Není známo, co tento údaj znamená
• Streaming: Ukazatel stavu streamování dat

Rastr uprostřed obrazovky:

• Každý „řádek“ ukazuje údaje z jedné elektrody. Zleva doprava plyne čas. Jasnější body znamenají vyšší aktivitu zaznamenanou danou elektrodou.
• Show normalized: Údaje z každé elektrody jsou porovnávány s normalizovanými referenčními parametry tak, aby nemohly nastat situace, kdy jedna velmi aktivní elektroda zkreslí údaje ze všech ostatních. Podle Nuyujukiana je něco takového v oboru zcela běžné.
• „Choose the channel of interest“…(followed by the enter key) to hear spikes: Česky „Vyberte kanál, který vás zajímá a zadejte enter, chcete-li naslouchat dané vzruchy“ – Dá se tedy vybrat jednu elektrodu a ve zvukové formě poslouchat, co registruje. Je to také standard v oboru neurotechnologie.
• Blobs: Skvrny nebo bloby na spodní straně rastru znázorňují shluky výrazných signálů, registrovaných současně na větším počtu elektrod.

Spodní panel vlevo:

• Jsou zde tlačítka, která umožňují změnu nastavení způsobu zaznamenávání mozkové činnosti. Mění se časové intervaly a počet aktivních elektrod na jednotlivých čipech.
• Z názvu souboru .csv můžeme vyčíst den, kdy byl daný experiment proveden – 2. dubna 2021. Video bylo zveřejněno přesně týden poté.

Spodní panel uprostřed:

• Broadband, Impedance, Binned Spikes: Profesor Nuyujukian vysvětluje, o co jde, ale z jeho slov mi to není vůbec jasné. Pokud jste schopni to vysvětlit, tak prosím napište do komentářů.
• Logs: Záznam práce systému. Je zde vidět, že každých deset sekund zařízení vysílá data na jiném kanálu Bluetooth.

Spodní panel vpravo:

• Streaming modes: Změny nastavení toho, jaké signály systém vysílá
• ZMQ data stream: ZeroMQ je knihovna asynchronního zasílání zpráv, kterou Neuralink používá k přenosu dat, konkrétně, jak je vidět, na portu 5556. Pravděpodobně jde o přenos s použitím protokolu UDP, který nepotvrzuje přijetí datagramů, jinak by ztráty (Drops) na horním zeleném pásku byly nulové.
• Implant settings, chips enabled: Nastavení, které není na obrázku vidět, pravděpodobně umožňuje zapínat a vypínat jednotlivé čipy v implantátu.

Makak Pager hrající MindPong

Profesor Nuyujukian říká, že pro něj je mnohem zajímavější úkol, pomocí kterého Pager kalibruje svůj interfejs, než jeho pozdější hraní MindPongu, jak tuto hru nazývá Neuralink. Vysvětluje hned také proč. Z jeho analýzy se zdá, že Pager při kalibraci nejen pohybuje kurzorem ve dvourozměrném prostoru, ale také „kliká“ na zaměřené čtverce. Je zde tedy implementována ještě další funkce zcela jiného charakteru, což je technicky mnohem sofistikovanější. Hraní Pongu pak je pouhou jednorozměrnou záležitostí – jde jen o pohyb kurzoru nahoru a dolů. Neuralink tuto demonstraci podle něj zvolil jen jako zábavnou upoutávku pro širší veřejnost.

Závěr

Podle Nuyujukiana jde o velmi zdařilou demonstraci. Zdůrazňuje to, že Neuralink vyvinul zcela nový, vysoce funkční bezdrátový hardware s indukčním napájením a demonstroval jeho práci na primátovi, což je obvykle poslední krok před zahájením klinických testů na lidech. Tvrdí, že pokud má Neuralink všechnu potřebnou dokumentaci, nic by nemělo bránit tomu, aby v nejbližším roce nebo dvou skutečně testy zahájil. Dodává pak, že pro obor neurotechnologie nastaly zlaté časy – poprvé za dvacet let se zdá, že konečně bude k dispozici nové zařízení s mnohem větším počtem elektrod. Rozhraní Neuralinku má podle něj jak klinický, tak i neurovědecký potenciál. Sám by ho prý rád měl k dispozici ve své laboratoři.