Synchron und Nvidia entwickeln innovative Gehirn-Computer-Schnittstellen mit KI-Technologie

Synchron und Nvidia: Künstliche Intelligenz für Gehirn-Computer-Schnittstellen

Das Neurotechnologie-Unternehmen Synchron hat die neueste Version seiner Gehirn-Computer-Schnittstelle (Brain-Computer Interface, BCI) vorgestellt. Diese nutzt Nvidia-Technologie und die Apple Vision Pro, um Menschen mit Lähmungen die Steuerung digitaler und physischer Umgebungen durch ihre Gedanken zu ermöglichen.

Eine Demonstration auf der Nvidia GTC Konferenz in San Jose, Kalifornien, zeigte, wie das System einem Studienteilnehmer, Rodney Gorham, der an ALS leidet, die Steuerung mehrerer Geräte in seinem Zuhause ermöglicht. Von seinem Wohnzimmer in Melbourne, Australien, aus kann Gorham Musik von einem Smart Speaker abspielen, die Beleuchtung anpassen, einen Ventilator einschalten, einen automatischen Futterspender für Haustiere aktivieren und einen Roboterstaubsauger bedienen.

Gorham hat aufgrund von ALS die Fähigkeit zu sprechen und einen Großteil seiner Körperkontrolle verloren. Er erhielt 2020 das implantierbare BCI von Synchron. Anfangs konnte er damit auf einem Computer, iPhone und iPad schreiben. Mit der Apple Vision Pro kann er nun verschiedene Geräte in seinem Haus ansehen und ein Dropdown-Menü in seiner physischen Umgebung eingeblendet sehen. Mit seinem BCI kann er dann verschiedene Aktionen auswählen, z. B. die Temperatur seiner Klimaanlage einstellen, indem er nur daran denkt.

BCIs dekodieren Signale der Gehirnaktivität und übersetzen sie in Befehle für ein Ausgabegerät. Um die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Dekodierung zu verbessern, verwendet Synchron Nvidias Holoscan, eine KI-Sensorverarbeitungsplattform. Eine schnellere und genauere Dekodierung bedeutet eine kürzere Verzögerung zwischen der beabsichtigten Bewegung eines Benutzers und der Ausführung eines Befehls durch ein BCI-System sowie eine präzisere Steuerung.

Das Interesse an BCIs ist in den letzten Jahren gestiegen, da Elon Musks Neuralink und andere Unternehmen daran arbeiten, die einst sperrige Technologie aus akademischen Laboren in praktische Hilfsmittel umzuwandeln. Obwohl sie noch experimentell sind, zeigen implantierbare BCIs vielversprechende Ergebnisse bei der Wiederherstellung verlorener Funktionen für Menschen mit Lähmungen.

Bisherige Demonstrationen von BCIs konzentrierten sich meist auf einzelne Fähigkeiten – beispielsweise Videospiele spielen, einen Roboterarm bewegen oder eine Drohne steuern. Synchron verfolgt das Ziel, ein BCI-System zu entwickeln, das nahtlos eine Vielzahl von Aufgaben im häuslichen Umfeld ausführen kann.

Um dies zu erreichen, muss das BCI von Synchron mit einer großen Menge an Gehirndaten trainiert werden. Im Rahmen der Zusammenarbeit mit Nvidia entwickeln die beiden Unternehmen die sogenannte "kognitive KI", die Kombination großer Mengen von Gehirndaten mit fortschrittlicher Rechenleistung, um intuitivere BCI-Systeme zu schaffen.

Derzeit werden BCIs mit Daten von einzelnen Personen trainiert. Eine Person mit einem BCI wird gebeten, eine bestimmte Aufgabe auszuführen, z. B. daran zu denken, einen Cursor nach links oder rechts zu bewegen. Ein Elektrodenarray sammelt die neuronale Aktivität des Gehirns, während die Person diese Aufgabe ausführt, und die Forscher "markieren" diese Gehirndaten. Mit anderen Worten, sie geben an, was die Testperson zu jedem Zeitpunkt tat, zu dem das Gehirnsignal gemessen wurde. Diese markierten Daten werden verwendet, um ein KI-Modell zu erstellen, das lernt, dieses spezifische Muster der Gehirnaktivität mit einer Bewegungsabsicht in Verbindung zu bringen.

Um die Vision der kognitiven KI zu verwirklichen, plant Synchron, Gehirndaten seiner aktuellen und zukünftigen Studienteilnehmer zu verwenden, um ein KI-Modell zu erstellen. Ein solches Modell könnte die Genauigkeit des BCI von Synchron verbessern und es ermöglichen, eine größere Anzahl von Funktionen auszuführen, ohne stundenlange Trainingsdaten von einzelnen Patienten sammeln zu müssen.

Ein gewisses Training wird jedoch für jeden neuen BCI-Benutzer erforderlich sein. Benutzer lernen die Bedienung eines BCI mit Aufforderungen wie "Ball die Faust" oder "Drücke wie auf ein Bremspedal". Eine gelähmte Person kann diese Bewegung möglicherweise nicht ausführen, aber die Neuronen im motorischen Kortex ihres Gehirns feuern immer noch, wenn sie versuchen, dies zu tun. Diese beabsichtigten Bewegungssignale werden von BCIs dekodiert.

Synchron verwendet Cosmos, Nvidias neue Familie von KI-Modellen, um fotorealistische Simulationen des Körpers des Benutzers zu generieren, die es ihm ermöglichen, einen Avatar seiner eigenen Bewegung zu beobachten und sie mental zu proben. Cosmos kann auch Token über jede Avatar-Bewegung generieren, die wie Zeitstempel fungieren und zur Markierung von Gehirndaten verwendet werden. Die Markierung von Daten ermöglicht es einem KI-Modell, Gehirnsignale genau zu interpretieren und zu dekodieren und diese Signale dann in die beabsichtigte Aktion zu übersetzen.

Alle diese Daten werden verwendet, um ein grundlegendes Gehirnmodell zu trainieren, ein großes neuronales Deep-Learning-Netzwerk, das an eine Vielzahl von Anwendungen angepasst werden kann, anstatt für jede neue Aufgabe trainiert werden zu müssen.

Das Ziel von Synchron, kognitive KI zu schaffen, ist ambitioniert und birgt Risiken. Es wirft Fragen auf, wie viel Autonomie ein Benutzer hat und ob die KI im Einklang mit den Wünschen des Einzelnen handelt. Und es stellt sich die Frage, ob ein BCI die eigene Wahrnehmung, die Gedanken oder die Intentionalität einer Person verändern könnte.

Bibliographie: https://www.wired.com/story/synchrons-brain-computer-interface-now-has-nvidias-ai/ https://www.linkedin.com/posts/tomoxl_synchrons-brain-computer-interface-now-has-activity-7308114028860440578-ke2O https://www.reddit.com/r/technews/comments/1jexa6r/synchrons_braincomputer_interface_now_has_nvidias/ https://www.fiercebiotech.com/medtech/synchron-and-nvidia-set-sights-ai-model-trained-direct-brain-activity https://www.businesswire.com/news/home/20250319964709/en/Synchron-Unveils-Chiral-the-Worlds-First-Cognitive-AI-Brain-Foundation-Model https://www.linkedin.com/posts/emilymullin_synchrons-brain-computer-interface-now-has-activity-7308108454571696128-vuUZ https://www.biopharmatrend.com/post/1168-synchron-and-nvidia-collaborate-on-real-time-neural-processing-for-bcis/ https://www.threads.net/@wired/post/DHYgyalNY1V https://www.mpo-mag.com/breaking-news/synchron-nvidia-reveal-cognitive-ai-brain-foundation-model-for-bci/ https://finance.yahoo.com/news/synchron-unveils-chiral-world-first-120000157.html