För de många superhjältar som använder kraftfulla prylar för att rädda dagen, det finns lika många skurkar som använder teknik på ett otrevligt sätt. Från robotar som ansluts till mänskliga hjärnor för bränsle Matrisen till minnesförvrängningsenheterna som ses i Män i svart , Kapten Marvel , och Total återkallelse , teknik som kan styra människors sinnen är ett av de mest skrämmande exemplen på teknik som gått fel i science fiction- och superhjältefilmer.

Nu, framsteg som gjorts på hjärn-maskin-gränssnitt, teknik som ger en direkt kommunikationslänk mellan en hjärna och en extern enhet, för oss närmare en värld som känns som science fiction. Elon Musks företag NeuraLink arbetar med en enhet för att låta människor styra datorer med sina sinnen, medan Facebooks "mind-reading initiativ" kan avkoda tal från hjärnaktivitet. Är detta framsteg en inblick i en mörk framtid, eller finns det mer bemyndigande sätt på vilka gränssnitt mellan hjärn-maskin kan bli en kraft till det goda?

Penn Today pratade med Konrad Kording, en Penn Integrates Knowledge Professor vars grupp arbetar vid gränssnittet mellan datavetenskap och neurovetenskap för att bättre förstå den mänskliga hjärnan, för att lära dig mer om hjärn-maskin-gränssnitt och där verkliga tekniker och science fiction skärs.

Vilka är de främsta utmaningarna när det gäller att ansluta hjärnor till enheter?

Det viktigaste problemet är att du behöver få ut mycket information från hjärnan. Dagens proteser är mycket långsamma, och om vi vill gå snabbare är det en avvägning:jag kan gå långsammare och då är jag mer exakt, eller jag kan gå snabbare och vara mer bullriga. Vi måste få mer data ur hjärnan, och vi vill göra det elektriskt, vilket betyder att vi behöver få in fler elektroder i hjärnan.

Så vad behöver du? Du behöver ett sätt att få in elektroder i hjärnan utan att göra din hjärna till en massa, du vill att elektroderna ska vara flexibla så att de kan stanna längre, och sedan vill du att systemet ska vara trådlöst. Du vill inte ha en stor kontakt ovanpå huvudet.

Det är främst ett hårdvaruproblem. Vi kan få elektroder till hjärnor, men de försämras snabbt för att de är för tjocka. Vi kan ha pluggar på människors huvuden, men det utesluter all verklig användning. Alla dessa faktorer håller oss tillbaka för tillfället.

Det var därför Neuralink -meddelandet var mycket intressant. De får in ett ganska stort antal elektroder i hjärnan med hjälp av välkonstruerade metoder som gör det möjligt. Det som gör skillnaden är att Neuralink tar de bästa idéerna på alla de olika områdena och sätter ihop dem.

De flesta exempel inom popkulturen på att ansluta hjärnor till maskiner har skurkfulla eller elaka ändar. Stämmer det överens med hur hjärn-maskin-gränssnitt för närvarande utvecklas?

Låt oss säga att du fått en stroke, du kan inte prata, men det finns en protes som gör att du kan prata igen. Eller om du tappade armen, och du får en ny som är lika bra som originalet - det är absolut en kraft för gott.

Det är inte mörkt, ful framtidsgrej, det är ett vackert steg framåt för medicin. Jag vill göra stora framsteg i dessa sjukdomar. Jag vill att patienter som fått stroke ska prata igen; Jag vill att veterinärer ska ha proteser som är lika bra som den riktiga saken. Jag tror att det här är vad som kommer att hända på kort sikt, men vi börjar oroa oss för de mörka sidorna.

Hur är det med hjärn-maskin-gränssnitt som professor X's Cerebro från X-Men-serierna, vilket förstärker hans psykiska förmågor så att han kan hitta andra mutanter?

Det är det mest dumma exemplet på en sådan teknik du kan tänka dig. Om jag vill söka i världen, Jag skulle förklara för min dator vad jag letar efter och sedan kan det se ut.

Det finns denna illusion att massor av data går in i hjärnan och massor av data går ut ur hjärnan. Men vi kan se och läsa mycket snabbare än vi kan förstå text, och vi har fler muskler i kroppen som kan skriva snabbare än vi kan skapa meningsfulla beslut.

Denna arbetsfördelning, där vi meddelar kommandon till en dator som rapporterar tillbaka till oss, är ett mycket bättre sätt att interagera med världen. I det avseendet, Jag tror att professor X löser en icke-fråga.

Vad är några exempel på popkultur som visar ett mer exakt eller effektivt sätt att ansluta människor till maskiner?

Saker som mänskliga kroppar inte kan stödja skulle vara bra användningsområden för hjärn-maskin-gränssnitt. Säg att jag behöver styra en stark robot; det är något som min egen kropp inte stöder. Så om jag vill vara Iron Man, det är väldigt bra eftersom du vill göra saker som kroppen inte stöder. Och säkert i Transformatorer , de gör saker som din eller min kropp inte skulle stödja.

Även Luke Skywalker:Han har en protes som ansluter armstubben till sin nya protes, och det är rent botande.

Finns det några verkliga exempel på hur datorer förbättrar mänskliga förmågor?

Datorsystem förbättrar redan vår verksamhet. Om jag vill vinna mot en schackspelare, Jag kommer att använda en dator som berättar vad den tycker är bra drag. Jag behöver inte nödvändigtvis bygga in det i mitt huvud.

Det närmaste skulle vara fjärroperation. På ett sätt, vi har något som liknar ett hjärna-maskin-gränssnitt:Du har robotens ögon och dina handrörelser översätts till operationen. Där, du kan säga att hjärna-maskin-gränssnittsteknik kan tillåta dig att vara kirurg utöver vad någon verkligen kan göra.

Men kanske är det inte ett problem att vara superkirurg, och i så fall vill du bygga intelligens i enheten. Vi har ett AI -system som är riktigt bra på anestesi, ett system som rör skalpellen, och allt du gör är att säga, "Det är tumören, ta ut det."

Det beror på hur du vill arbeta med datorer. På ett sätt, vad som händer är att datorer ger oss information som är relevant för våra beslut på hög nivå, och vi ger kommandon för beslutsfattande på mellannivå. Alternativt, vi vill att allt ska springa genom oss, men jag tror inte att det kommer att fungera eftersom människor inte är särskilt bra på hög bandbredd input/output.

Du nämnde att forskare redan börjar tänka på de mörka sidorna med att använda hjärn-maskin-gränssnitt. Vilka typer av risker medför att använda denna teknik?

Risken för närvarande är operation och dess komplikationer, inte att det omprogrammerar dig. Men du måste tänka på riskerna innan du börjar implementera eftersom vi skulle bli mer inblandade i elektroniska system och de kan ha mer inflytande på oss.

Det händer redan på en viss nivå. Allt i din omgivning som är elektroniskt förändrar vem du är. Om vi ​​går in i hjärn-maskin-gränssnitt, det finns fler möjligheter, inklusive att göra dig glad eller ledsen. Det medför en risk för att neuralt förslavar människor. Du kan få dem att göra vad du vill på ett sätt som berövar människor deras personlighet.

Vi kommer att behöva utveckla system som skyddar oss, som ett annonsfilter. I framtiden, ingen skulle drömma om att tillåta ett system att ha bred tillgång till sin hjärna utan att ha ganska aggressiv programvara som går igenom och filtrerar bort saker. Vi borde börja tänka på det, och jag har pratat med [PIK -professor] Jonathan Moreno i det neuroetiska rummet om detta.

Om du hade obegränsad teknik till ditt förfogande, hur skulle du bestämma dig för att integrera ett hjärna-maskin-gränssnitt i din superhjältepersona?

Om jag kunde vara en transformator, Jag kunde gå runt och sedan kunde jag flyga in i himlen Iron Man-stil, det vore ganska häftigt.