BEYİN BİLGİSAYAR ARAYÜZLERİ (BBA)

Bilim ile aydınlık geleceğe!

BEYİN BİLGİSAYAR ARAYÜZLERİ (BBA)

Sürekli olarak yeni şeyler öğrenmemizi, duymamızı, görmemizi, anlamamızı sağlayan bir organa sahibiz. Bu organ ise BEYNİMİZ. Bazı insanlar görebiliyor, düşünebiliyor, hareket etmeyi hayal edebiliyor ancak hareketi gerçekleştiremiyorlar. Hayır, beyinlerinde bir sorun olduğu için değil. Yaşadıkları hastalıklar veya kazalar nedeniyle hareketleri kısıtlandığı için. Locked-in (kilitli kalma) sendromu, felç, ALS gibi hastalıklar, uzuv kayıpları bireylerin hareketlerini ve hatta iletişimlerini kısıtlamaktadır. Bu sıkıntıları yaşayan bireylerin en büyük hayalleri ise kimseye ihtiyaç duymadan kendi işlerini yapabilmek, tekrar iletişim kurabilmek oluyor. İşte beyin bilgisayar arayüzleri de aslında bu bireylerin yaşam kalitesini arttırmak, tekrar iletişim kurabilmelerini sağlamak üzere geliştirilmişlerdir.

Peki, nedir bu beyin bilgisayar arayüzleri? Beyin bilgisayar arayüzleri, beyin sinyallerini toplayıp, harici bir cihaz üzerinden çıktı almayı sağlamak üzere geliştirilmiş, beyin makine arayüzü olarak da bilinen bilgisayar tabanlı sistemlerdir. Beyin bilgisayar arayüzleri, beyin sinyallerini alır ve istenen çıktıyı alabilmek için analiz eder. Sonrasında da uygun komutlara dönüştürerek harici cihazın çalışmasını sağlar. Bir sistemin beyin bilgisayar arayüzü olması için kullanıcının çevresinde etki eden bir çıktı oluşturması gerekir. Örneğin, sadece sesle aktive edilen bir sistem beyin bilgisayar arayüzü değildir.[1,2]

Beyin Bilgisayar Arayüzleri (BBA) Nasıl Çalışır?

Bir BBA’nın amacı, kullanıcının niyetlerini gösteren beyin sinyallerinin özelliklerini tespit etmek, ölçmek ve bu özellikleri gerçek zamanlı olarak kullanıcının amacına ulaşan cihaz komutlarına dönüştürmektir. Bu yüzden bir BBA dört temel bileşenden oluşmaktadır;

  • Sinyal alma
  • Özellik çıkarımı
  • Özellik çevirisi
  • Cihaz çıkışı

Bu dört temel bileşen, işlemin başlangıcını ve zamanlamasını, sinyal işlemenin ayrıntılarını, cihaz komutlarının doğasını ve performansın gözetimini tanımlayan bir işletim protokolü tarafından kontrol edilir. Etkili bir çalışma protokolü, bir BBA sisteminin esnek olmasını ve her kullanıcının özel ihtiyaçlarını karşılamasını sağlar.[1]

Belirli bir sensör yöntemi kullanılarak beyin sinyallerinin ölçülmesi sinyal toplama işlemidir. Daha sonra sinyaller sayısallaştırılarak bilgisayara aktarılır. Kullanıcının amacı ve alınan sinyal uyumlu olmalıdır. Bu yüzden ilgili sinyal özelliklerini diğer sinyallerden ayırma işlemi olan özellik çıkarma uygulanır. Elde edilen sinyal özellikleri çıkış cihazı için uygun komutlara dönüştürülmek üzere özellik çevirisi algoritmasına iletilir. Özellik çevirisi algoritmasından alınan komutlar harici aygıtı çalıştırır ve harf seçimi, imleç kontrolü, robotik kol hareketi gibi işlevler sağlar. Cihazın çalışması kullanıcıya geri bildirim sağlar ve kontrol döngüsü kapanır.[1]

Tarihsel Gelişim

1920’lerde insan beyninin elektriksel akımlar ürettiğini gösteren ilk kişi Alman bilim insanı Hans Berger oldu. Bu akımlar beyin aktivitesini gösteriyor ve kafa derisi üzerine yerleştirilen elektrotlar sayesinde ölçülebiliyordu. Nörofizyolojik olarak beyin sinyallerini kontrol etmeye yönelik ilk girişim Wyrwica ve Sterman tarafından 1968 yılında gerçekleştirildi. Aynı zamanlarda Joseph Kamiya, bir eğitim sürecinden sonra insanın EEG aktivitesini (özellikle de alfa dalgalarının) kontrol edilebileceğini gösterdi. 1969 yılında Fetz, maymunlarda tek kortikal nöron aktivasyonunun edimsel şartlanma ile sağlanabileceğini gösterdi. Tüm bu gelişmeler günümüzdeki BBA’ların temelini oluşturdu.[2]

Daha sonra 1973 yılında California Üniversitesinden Belçikalı araştırmacı Jacques J. Vidal yayımladığı makalesiyle “beyin bilgisayar arayüzü” (BBA) terimini ilk defa ortaya attı. 1988 yılında Farwell ve Donchin “P300 speller” (harf kodlayıcı) olarak bilinen BBA ile ilgili bir makale yayımladılar. 1991’de Jonathan Wolpaw ve arkadaşları ekranda imleç kontrolü için bir BBA geliştirdi. 2006 yılında felçli bir gencin BBA ile e-posta hesabına girmesi, televizyon çalıştırması, protez bir eli açıp kapaması ve robotik bir kolla basit eylemleri gerçekleştirmesi sağlandı.[2]

Mevcut Durum

Şöyle bir göz attığımızda beynimizin elektriksel sinyaller ürettiği ve bu sinyaller hakkında edinilen bilgiler ışığında bilim insanları ‘beyin üzerinden (daha doğrusu kafa derisi üzerinden) sinyaller alıp bu sinyalleri kontrol edebilir miyiz?’ sorusuyla başladıkları bu serüvende sonraları doğrudan beyne yerleştirilen elektrotlarla beyinden sinyaller alıp bu sinyalleri kontrol etmek istemişlerdir. Bu çalışmalar doğrultusunda bilim insanları başarılı sonuçlar elde etmiştir ancak kabloların varlığı BBA kullanımında olumsuz bir etkiydi. Bu da bilim insanlarını kablolardan kurtulmak üzere çalışmalar yapmaya yöneltmiştir.

2016 yılında Elon Musk tarafından kurulan Neuralink şirketinin de BBA’lar üzerinde çalışmaları mevcuttur. Neuralink fiziksel bir bağlantı olmadan beyin ve bilgisayarlar arasında bağlantı kurmayı hedeflemekte. Geliştirilmeye çalışılan ultra yüksek geniş bant ile bağlantı kurulacak. Firmanın öncelikli hedefi beyine nakledilebilen BBA sistemi oluşturabilmek. Kısa dönemde firmanın amacı ciddi beyin hastalıklarını BBA sistemi ile tedavi edebilmek veya kısmen ortadan kaldırabilmektir.[3]

 

 

KAYNAKÇA

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3497935/
  2. https://services.tubitak.gov.tr/edergi/user/yaziForm1.pdf?cilt=53&sayi=1052&sayfa=46&yaziid=43932
  3. https://kolektifhouse.co/komag/neuralink-sayesinde-beynimize-bilgisayarlardan-veri-indirilebilecek-miyiz/

Yorum yapılmamış

Yorumunuzu ekleyin