Οι Metasurfaces ανοίγουν την πόρτα στην τηλεκίνηση και την τηλεπάθεια με την τεχνολογία

πράγματα ξένος Οι θαυμαστές θα είναι εξοικειωμένοι με αυτή τη σκηνή: Έντεκα, ένα κορίτσι με τηλεκινητικές δυνάμεις, κοιτάζει επίμονα ένα κουτάκι κόκας. Χωρίς να αγγίξει σωματικά το κουτί, το συνθλίβει εντελώς χρησιμοποιώντας μόνο το μυαλό της.

Η αλλαγή αντικειμένων με το μυαλό ήταν εδώ και καιρό ένα τροπάριο στην επιστημονική φαντασία. Τώρα, χάρη στις μεταεπιφάνειες, δύο μελέτες μόλις έδειξαν ότι είναι δυνητικά δυνατό.

Τα μεταϋλικά είναι τεχνητά σύνθετα υλικά με περίεργες οπτικές ιδιότητες. Συχνά διατεταγμένα σε συνδυασμό, μπορούν να αλληλεπιδράσουν με ηλεκτρομαγνητικά κύματα, συμπεριλαμβανομένου του ορατού φωτός, με τρόπους που είναι αδύνατος για τα φυσικά υλικά. Αυτό τους δίνει μια υπερδύναμη: μπορούν εύκολα να προσαρμόσουν τις ιδιότητές τους - για παράδειγμα, να κάμπτουν το φως με διαφορετικούς τρόπους - αντί να βασίζονται στις ιδιότητες των υλικών από τα οποία είναι κατασκευασμένα.

Γιατί να νοιάζεσαι; Ο εγκέφαλός μας παράγει ηλεκτρομαγνητικά κύματα καθώς επεξεργάζεται πληροφορίες. Ανάλογα με την κατάσταση του εγκεφάλου - για παράδειγμα, εάν είναι "χαλαρός" έναντι "συγκεντρωμένος" - διαφορετικές συχνότητες εγκεφαλικών κυμάτων κυριαρχούν. Γιατί λοιπόν να μην χρησιμοποιήσετε τον εγκέφαλο ως πηγή για να πυροδοτήσετε αλλαγές στα μεταϋλικά;

Στο πρώτη μελέτη, δημοσιευτηκε σε eLight, η ομάδα χρησιμοποίησε μια μονάδα εξαγωγής εγκεφαλικών κυμάτων που επέτρεπε στους εθελοντές να ελέγχουν μια μετα-επιφάνεια—μια δισδιάστατη έκδοση μεταϋλικών—με μόνο το μυαλό τους. Όλο το σύστημα είναι ασύρματο και βασίζεται σε Bluetooth. Έβγαλαν εγκεφαλικά κύματα από την εθελόντρια καθώς χαλάρωνε ή συγκεντρωνόταν, και μέσω ενός ελεγκτή, άλλαξαν τον τρόπο με τον οποίο η συνδεδεμένη μεταεπιφάνεια διασκόρπισε το φως. Όχι τόσο δραματικό όσο το λύγισμα μιας κόκα κόλα, σίγουρα—αλλά μια φουτουριστική επίδειξη χρήσης του νου για τον έλεγχο του φυσικού υλικού.

A δεύτερη μελέτη πήρε την ιδέα λίγο παραπέρα. Διαφορετικές μεταεπιφάνειες μπορούν να «μιλούν» μεταξύ τους με βάση τις ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες. Εδώ, η ομάδα συνέδεσε δύο άτομα σε metasurfaces για να στείλουν μήνυμα με το μυαλό τους. Ο ένας εθελοντής ήταν ο πομπός και ο άλλος ο δέκτης. Με τη συγκέντρωση, τα κύματα του εγκεφάλου του πομπού άλλαξαν τις ιδιότητες της μετα-επιφάνειας για να κωδικοποιήσουν διαφορετικά δυαδικά μηνύματα. Κατά την αποκωδικοποίηση, ο δέκτης έλαβε το κείμενο—όλα χωρίς να σηκώσει ούτε ένα δάχτυλο.

Προς το παρόν, η φουτουριστική τεχνολογία είναι ακόμα στα σπάργανα. Αλλά οι επιστήμονες φαντάζονται ότι μια μέρα θα είναι σε θέση να χρησιμοποιούν μεταϋλικά για πολλούς σκοπούς: παρακολούθηση της κατάστασης προσοχής ενός οδηγού, για παράδειγμα, ή ενσωμάτωσή τους σε μη επεμβατικές διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής.

«Σε συνδυασμό με ευφυείς αλγόριθμους όπως η μηχανική μάθηση, τα δύο έργα που παρουσιάζονται μπορούν να ανοίξουν περαιτέρω μια νέα κατεύθυνση σε προηγμένα βιο-ευφυή συστήματα μεταεπιφανειών». είπε Ο Δρ Xiangang Luo στο Ινστιτούτο Οπτικής και Ηλεκτρονικής, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, ο οποίος δεν συμμετείχε σε καμία από τις μελέτες.

The Weirdness of Metasurfaces

Οι μεταεπιφάνειες είναι σαν ένα όνειρο πυρετού. Συνήθως περιμένουμε τα υλικά μας να συμπεριφέρονται με συνέπεια: τα γυάλινα μπουκάλια θρυμματίζονται υπό πίεση. ρωγμές ξύλου? το βαμβάκι είναι μαλακό. Τα μεταϋλικά αλλάζουν αυτό το παράδειγμα. Συχνά αποτελείται από μια συγχώνευση υλικών—πιεζοηλεκτρικά υλικά είναι αγαπημένα—αλλάζουν εύκολα τις δομικές τους ιδιότητες και τις ιδιότητες κάμψης του φωτός υπό την επίδραση ηλεκτρομαγνητικών πεδίων.

Αυτό οδήγησε σε προκαταρκτικά μανδύες αόρατων, δυναμική καμουφλάζ, υπερφακοί, να Τρισδιάστατα εκτυπωμένα millibots που θα μπορούσε μια μέρα να περιπλανηθεί στο σώμα σας για να παραδώσει έξυπνα φάρμακα όταν χρειάζεται.

Οι Metasurfaces είναι 2D ξαδέρφη των μεταϋλικών. Εδώ, οι επαναλαμβανόμενες δομές στα μεταϋλικά υφαίνουν μια δομή σαν φύλλο, διατηρώντας την ικανότητά τους να ελέγχουν «σχεδόν όλα τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων», είπε ο Δρ Shaobo Qu στο Πανεπιστήμιο Μηχανικής της Πολεμικής Αεροπορίας στην Κίνα, ο οποίος ηγήθηκε της δοκιμής τηλεκίνησης. Οι προγραμματιζόμενες μεταεπιφάνειες (PMs) είναι ένα βήμα προς τα πάνω, καθώς οι λειτουργίες τους μπορούν να ελεγχθούν με προβλέψιμο τρόπο από εξωτερικές επιρροές για εναλλαγή τρόπων λειτουργίας—όπως ένας «έξυπνος» καθρέφτης μπάνιου με πολλές ρυθμίσεις φωτισμού ανάλογα με τη διάθεσή σας.

Κανονικά, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα προέρχονται από μια γεννήτρια. Αλλά ο εγκέφαλός μας εκρήγνυται με διαφορετικές συχνότητες αυτών των κυμάτων, τα οποία αντιπροσωπεύουν συλλογικά ηλεκτρικά σήματα σε μεγάλες περιοχές. Τα κύματα βήτα, για παράδειγμα, ανακυκλώνονται περίπου 15 έως 40 φορές το δευτερόλεπτο και συνδέονται με ένα αφοσιωμένο μυαλό. Τα κύματα θήτα, αντίθετα, συσχετίζονται με την ονειροπόληση - ένα είδος ψυχικής χαλάρωσης. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι είναι δυνατό να ελέγξετε τα εγκεφαλικά σας κύματα και να τα μεταφέρετε ενεργά από τη μια κατάσταση στην άλλη μέσω της νευροανάδρασης.

Τα εγκεφαλικά κύματα μπορούν να ληφθούν εύκολα από ένα καπάκι ενσωματωμένων ηλεκτροδίων. Αυτό οδήγησε την ομάδα να αναρωτηθεί: μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα σήματα για να ελέγξουμε τις μεταεπιφάνειες;

Σε μια μελέτη, ο Qu πρότεινε έναν απλό σχεδιασμό χρησιμοποιώντας μια μονάδα εξαγωγής εγκεφαλικών κυμάτων. Έχει τρία μέρη: τον αισθητήρα, τον ελεγκτή και τον ενεργοποιητή. Ο αισθητήρας συλλέγει εγκεφαλικά κύματα μέσω ηλεκτροδίων που τοποθετούνται στο τριχωτό της κεφαλής. Εδώ, η ομάδα χρησιμοποίησε μια εμπορικά διαθέσιμη ενότητα, ThinkGear AM, ένα προσιτό τσιπ δημοφιλής στην κοινότητα DIY EEG-hacking brainwave.

Στη συνέχεια, τα καταγεγραμμένα δεδομένα μεταδίδονται στον ελεγκτή μέσω Bluetooth. Το χειριστήριο είναι επίσης κατασκευασμένο από ένα εξάρτημα χαμηλού κόστους, με το Arduino στην καρδιά του. Τα σήματα εγκεφαλικών κυμάτων μετατρέπονται σε μέτρο προσοχής και τροφοδοτούνται στον ενεργοποιητή. Ανάλογα με το επίπεδο προσοχής του ατόμου, ο ενεργοποιητής τοποθετεί τα δεδομένα σε τέσσερις ομάδες και εξάγει διαφορετικές τάσεις.

«Τα τέσσερα διαστήματα κατωφλίου αντιστοιχούν σε αποσπασμένη, ουδέτερη, συγκεντρωμένη και εξαιρετικά συγκεντρωμένη ένταση προσοχής, αντίστοιχα», εξήγησε η ομάδα.

Η υψηλή ή χαμηλή τάση αντιστοιχεί σε μια κωδικοποιητική ακολουθία 1 ή 0. Στη συνέχεια, αυτές οι ακολουθίες χαρτογραφούνται σε διαφορετικές ιδιότητες υλικού για τη μετα-επιφάνεια, η οποία με τη σειρά της ελέγχει τον τρόπο με τον οποίο διαχέει το φως.

Το τελικό αποτέλεσμα; Σε μια απόδειξη της ιδέας, ένας εθελοντής κάθισε σε έναν ανηχοϊκό θάλαμο—ένα δωμάτιο σχεδιασμένο να εμποδίζει τον περιβάλλοντα ήχο ή τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Με στεγνά ηλεκτρόδια στο κεφάλι της, έκλεισε τα μάτια της καθώς περνούσε από διαφορετικές καταστάσεις συγκέντρωσης. Μετρώντας τις ιδιότητες σκέδασης φωτός της μεταεπιφάνειας, η ομάδα βρήκε μια ισχυρή αντιστοιχία μεταξύ της έντασης της προσοχής της και των ιδιοτήτων του υλικού.

Η μελέτη δεν δείχνει ότι είναι δυνατό να μετακινήσετε υλικά με το μυαλό σας. Αλλά δείχνει ότι είναι δυνατός ο εξ αποστάσεως έλεγχος ενός υλικού που βασίζεται μόνο στη σκέψη. Προς το παρόν, η τεχνολογία είναι ως επί το πλείστον μια δροσερή απόδειξη που ανοίγει το δρόμο για ελεγχόμενα από το μυαλό υλικά για παρακολούθηση της υγείας ή έξυπνους αισθητήρες. Ένα σημαντικό εμπόδιο είναι ο τρόπος αντιμετώπισης του εξωτερικού ηλεκτρομαγνητικού θορύβου, ο οποίος θα μπορούσε να αποφράξει τα σήματα νευρικού ελέγχου.

Επικοινωνία εγκεφάλου με εγκέφαλο

Ήδη η τηλεκίνηση μου τρελαίνει το μυαλό. Τι γίνεται όμως με την τηλεπάθεια;

Μια ξεχωριστή μελέτη χρησιμοποίησε metasurfaces ως ένα είδος τηλεφώνου για να βοηθήσει δύο άτομα να στείλουν απλά μηνύματα, όλα χωρίς να σηκώσουν το δάχτυλό τους.

Η άμεση επικοινωνία εγκεφάλου με εγκέφαλο δεν είναι καινούργια. Προηγούμενες μελέτες Χρησιμοποιώντας μη επεμβατικές ρυθμίσεις, οι συμμετέχοντες έπαιζαν 20 ερωτήσεις με τα εγκεφαλικά τους κύματα. Μια άλλη μελέτη κατασκεύασε ένα BrainNet για τρεις εθελοντές, επιτρέποντάς τους να παίξουν ένα παιχνίδι παρόμοιο με το Tetris χρησιμοποιώντας μόνο εγκεφαλικά κύματα. Ο αγωγός για αυτά τα μυαλά βασιζόταν στα καλώδια και στο διαδίκτυο. Μια νέα μελέτη ρώτησε αν οι metasurfaces θα μπορούσαν να κάνουν το ίδιο.

Με επικεφαλής τον Δρ. Tie Jun Cui στο Ινστιτούτο Ηλεκτρομαγνητικού Διαστήματος, στο Νοτιοανατολικό Πανεπιστήμιο της Κίνας, η μελέτη συνέδεσε ένα γνωστό σήμα εγκεφαλικών κυμάτων, P300, στις ιδιότητες μιας μεταεπιφάνειας. Η εγκατάστασή τους, η ηλεκτρομαγνητική μετα-επιφάνεια εγκεφάλου-υπολογιστή (EBCM), χρησιμοποίησε εγκεφαλικά κύματα για τον έλεγχο ενός συγκεκριμένου τύπου μετα-επιφάνειας γνωστό ως μεταεπιφάνεια πληροφοριών, που μπορεί να κωδικοποιήσει 0 και 1 σαν μια ηλεκτρονική πλακέτα κυκλώματος.

Το πείραμα είχε δύο εθελοντές: έναν πομπό και έναν δέκτη. Ο πομπός παρακολουθούσε τα εγκεφαλικά του κύματα με ΗΕΓ, με συγκεκριμένη εστίαση στο σήμα P300. Τα σήματα στη συνέχεια αποκωδικοποιήθηκαν σε δυαδικό κώδικα, ο οποίος στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο των ιδιοτήτων μετα-επιφάνειας του πομπού. Αυτές οι αλλαγές άλλαξαν ασύρματα τη μετα-επιφάνεια του δέκτη, η οποία στη συνέχεια αποκωδικοποιήθηκε και μεταφράστηκε ξανά σε πληροφορίες κειμένου για ανάγνωση από τον δέκτη.

Η εγκατάσταση μετέδωσε με επιτυχία τέσσερις ακολουθίες κειμένου: "hello world", "Hi, Sue", "Hi, Scut" και "BCI metasurface". Είναι μια αργή διαδικασία, με μέσο όρο περίπου πέντε δευτερόλεπτα για κάθε χαρακτήρα, αλλά θα μπορούσε να βελτιωθεί με ορισμένα «πρότυπα γρήγορης ορθογραφίας», είπε η ομάδα.

Απέχουμε ακόμα πολύ από την τηλεκίνηση και την τηλεπάθεια που βασίζεται στην τεχνολογία. Αλλά αυτές οι υπερδυνάμεις μπορεί να μην είναι τόσο τραβηγμένες όσο πιστεύαμε κάποτε. Προς το παρόν, οι ομάδες είναι πρόθυμες να υιοθετήσουν τις ρυθμίσεις τους για τη βελτίωση της υγείας.

«Η δουλειά μας μπορεί να ανοίξει περαιτέρω μια νέα κατεύθυνση για τη διερεύνηση της βαθιάς ολοκλήρωσης της μεταεπιφάνειας, της ανθρώπινης νοημοσύνης του εγκεφάλου και της τεχνητής νοημοσύνης, έτσι ώστε να δημιουργηθούν νέες γενιές βιο-ευφυών μεταεπιφανειακών συστημάτων», δήλωσε ο Cui.

Image Credit: Gerd Altmann / Pixabay

• Coinsmart. Το καλύτερο ανταλλακτήριο Bitcoin και Crypto στην Ευρώπη.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΡΟΣΒΑΣΗ.
• CryptoHawk. Ραντάρ Altcoin. Δωρεάν δοκιμή.
• Πηγή: https://singularityhub.com/2022/06/28/in-two-new-studies-metasurfaces-open-the-door-to-telekinesis-and-telepathy/