Ini adalah bagaimana perangkat pemindaian fMRI terlihatMembaca pikiran adalah impian lama banyak orang. Mimpi ini tercermin dalam sejumlah besar karya fiksi ilmiah, dalam film dan dongeng. Tetapi pada kenyataannya, membaca pikiran adalah tugas yang sulit, untuk solusi yang membutuhkan teknologi modern. Dan tidak hanya perangkat keras, yaitu perangkat keras, tetapi juga platform perangkat lunak, yaitu, jaringan saraf.
Baru-baru ini, sekelompok ilmuwan mengajarkan jaringan saraf untuk menentukan apa yang dilihat seseorang dengan menganalisis gambar
fMRI (Functional Magnetic Resonance Imaging). Ini adalah masalah yang sangat sulit, tetapi tampaknya para ilmuwan dari Cina telah berhasil menyelesaikannya.
Ini rumit karena perlu belajar dari gambar fMRI, yang memiliki banyak suara, untuk menentukan bagian otak mana yang bekerja dan memahami apa yang ada di baliknya. Gambar itu sendiri, saat menggunakan peralatan pemindaian yang sesuai, adalah tiga dimensi. Dan gambar tiga dimensi aktivitas bagian otak tertentu ini perlu diterjemahkan ke dalam gambar dua dimensi - gambar yang dilihat seseorang sebelum atau selama pemindaian.
Untuk mendapatkan gambar fMRI, biasanya perlu memperhitungkan fakta bahwa aktivitas satu voxel (volume aktif) otak disebabkan oleh aktivitas voxel lain. Akibatnya, komputer perlu mengabaikan serangkaian voxel aktif untuk menampilkan gambar yang relatif jelas. Semua ini mempersulit tugas merekonstruksi apa yang dilihat seseorang. Secara umum, masalah ini telah dipecahkan, dokter telah belajar untuk "memisahkan biji-bijian dari sekam", ya, tetapi proses yang dijelaskan di atas mengurangi kualitas pengakuan gambar yang dilihat oleh seorang sukarelawan yang otaknya sedang dipindai.
Saat ini, pencitraan resonansi magnetik fungsional adalah salah satu jenis neuroimaging yang paling aktif berkembang. Sejak awal 1990-an, MRI fungsional telah menjadi populer di berbagai bidang seperti visualisasi proses otak karena invasif yang relatif rendah, kurangnya paparan radiasi, dan ketersediaan yang relatif luas. Metode itu sendiri didasarkan pada fakta bahwa aliran darah otak dan aktivitas neuron saling berhubungan. Ketika ada area otak yang aktif, aliran darah ke area ini juga meningkat.
Para ilmuwan dari Tiongkok yang mengerjakan proyek ini
memutuskan untuk menemukan cara baru untuk menganalisis data dari gambar fMRI. Spesialis dari Pusat Penelitian Beijing juga mulai menggunakan jaringan saraf, yang mulai dilatih untuk menentukan hubungan antara apa yang dilihat seseorang dan aktivitas otaknya yang direkam dengan fMRI.
Awalnya, relawan diminta untuk melihat objek sederhana, di mana pemindaian fMRI otak dilakukan. Objek sederhana mengacu pada gambar angka atau huruf pada gambar. Akibatnya, para ilmuwan menerima set data dalam bentuk pemindaian otak dan gambar awal. Secara bertahap, tugasnya rumit, jaringan saraf dilatih pada berbagai gambar. Secara total, sekitar 1800 gambar asli dan gambar aktivitas otak dimasukkan dalam basis pelatihan. Sebagian besar waktu yang dihabiskan para ilmuwan untuk pelatihan jaringan saraf, dan bukan pada hal lain.
Hasil yang ditampilkan menggunakan metodologi baru para pakar Tiongkok dan berbagai metode lain yang dibuat oleh tim ilmuwan lain pada waktu yang berbedaSelanjutnya, jaringan saraf secara bertahap belajar untuk mengembalikan gambar asli, yang tidak ditunjukkan kepadanya, menurut pemindaian otak manusia. Untuk meningkatkan hasil, jaringan saraf dilatih untuk membedakan antara noise dan data yang berguna dalam gambar. Hasilnya, gambar yang dipulihkan komputer yang dilihat seseorang menjadi lebih jelas dan lebih akurat. Plus, para ilmuwan memberikan perbandingan perbandingan gambar asli dengan jaringan saraf yang dilihat seseorang dan gambar yang direproduksi oleh komputer.
Hasilnya sangat menarik. Jaringan saraf telah belajar mereproduksi gambar asli dengan tingkat akurasi yang tinggi. Dalam banyak kasus, gambar-gambar ini lebih tajam daripada menggunakan teknik lain yang dibuat sebelumnya.
“Perbandingan eksperimental skala besar dari gambar menunjukkan kepada kita bahwa kita dapat benar-benar mengembalikan gambar yang dilihat seseorang dengan gambar fMRI, dan melakukannya lebih akurat daripada sebelumnya,” kata manajer proyek Changde Du.
Menurut para ahli, teknologi ini memungkinkan Anda untuk lebih dekat dengan momen menciptakan antarmuka saraf untuk bekerja dengan mesin tanpa langkah perantara. Mungkin dalam waktu yang tidak terlalu lama, seseorang akan dapat menghubungkan sistem sarafnya ke jaringan komputer, mentransmisikan data dan melihat gambar visual. Ini tidak akan mungkin terjadi besok, tetapi mungkin lebih cepat dari yang diperkirakan.
arXiv: 1704.07575