Metasurfaces פותחים את הדלת לטלקינזיס וטלפתיה בעזרת טכנולוגיה

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

דברים מוזרים המעריצים יכירו את הסצנה הזו: Eleven, בחורה עם כוחות טלקינטיים, בוהה בריכוז בפחית קולה. מבלי לגעת פיזית בפחית, היא מוחצת אותה לחלוטין באמצעות מוחה בלבד.

שינוי חפצים באמצעות המוח הוא כבר מזמן טרופה במדע בדיוני. כעת, הודות למטא-שטחים, שני מחקרים רק הראו שזה אפשרי.

מטא-חומרים הם חומרים מרוכבים מלאכותיים בעלי תכונות אופטיות מוזרות. לעתים קרובות מסודרים במקביל, הם יכולים לקיים אינטראקציה עם גלים אלקטרומגנטיים, כולל אור נראה, בדרכים בלתי אפשריות עבור חומרים טבעיים. זה נותן להם כוח-על: הם יכולים להתאים בקלות את התכונות שלהם - למשל, כיפוף אור בדרכים שונות - במקום להסתמך על תכונות החומרים מהם הם עשויים.

למה אכפת? המוח שלנו מייצר גלים אלקטרומגנטיים תוך כדי עיבוד מידע. בהתאם למצב המוח - למשל, אם הוא "רגוע" לעומת "ריכוז" - תדרים שונים של גלי מוח משתלטים. אז למה לא להשתמש במוח כמקור להפעלת שינויים במטא-חומרים?

ב מחקר ראשון, פורסם ב eLight, הצוות השתמש במודול מיצוי גלי מוח שאפשר למתנדבים לשלוט במטא-משטח - גרסה דו-ממדית של מטא-חומרים - עם המוח שלהם בלבד. המערכת כולה אלחוטית ונשענת על בלוטות'. הם חילצו גלי מוח מהמתנדבת כשהיא נרגעת או מרוכזת, ובאמצעות בקר, שינו את האופן שבו המטא-משטח המקושר פיזר אור. לא דרמטי כמו לכופף פחית קולה, בטח - אלא הדגמה עתידנית של שימוש במוח כדי לשלוט בחומר פיזי.

A מחקר שני לקח את הרעיון עוד קצת. משטחים שונים יכולים "לדבר" זה עם זה על סמך תכונות אלקטרומגנטיות. כאן, הצוות חיבר שני אנשים למטא-משטחים כדי לשלוח טקסט במוחותיהם. מתנדב אחד היה המשדר, השני המקלט. על ידי ריכוז, גלי המוח של המשדר שינו את תכונות המטא-משטח כדי לקודד מסרים בינאריים שונים. לאחר הפענוח, המקלט קיבל את הטקסט - הכל מבלי להרים אצבע אחת.

לעת עתה, הטכנולוגיה העתידנית עדיין בחיתוליה. אבל מדענים מתארים לעצמם שהם יוכלו יום אחד להשתמש במטא-חומרים לאינספור מטרות: ניטור מצב הקשב של נהג, למשל, או שילובם בממשקי מוח-מכונה לא פולשניים.

"בשילוב עם אלגוריתמים חכמים כגון למידת מכונה, שתי העבודות המוצגות עשויות לפתוח כיוון חדש למערכות מטא-שטח ביו-אינטליגנטיות מתקדמות." אמר ד"ר שיאנגנג לואו במכון לאופטיקה ואלקטרוניקה, האקדמיה הסינית למדעים, שלא היה מעורב באף אחד מהמחקרים.

המוזרות של מטא-משטחים

משטחים הם כמו חלום חום. בדרך כלל אנו מצפים שהחומרים שלנו יתנהגו בעקביות: בקבוקי זכוכית מתנפצים תחת לחץ; סדקים בעץ; כותנה היא רכה. מטא-חומרים משנים את הפרדיגמה הזו. מורכב לרוב משילוב של חומרים-חומרים פיזואלקטריים הם מועדפים - הם משנים בקלות את תכונותיהם המבניות וכיפוף האור בהשפעת שדות אלקטרומגנטיים.

זה הוביל לראשוני גלימות בלתי נראות, הסוואה דינמית, עדשות-על, ו מיליבוטים מודפסים בתלת מימד שיכול יום אחד לשוטט בגופך כדי לספק סמים בצורה חכמה בעת הצורך.

Metasurfaces הם בן דוד הדו-ממד של Metamaterials. כאן, המבנים החוזרים במטא-חומרים נשזרים למבנה דמוי יריעה, ושומרים על יכולתם לשלוט ב"כמעט כל המאפיינים של גלים אלקטרומגנטיים", אמר ד"ר שאובו קו באוניברסיטת חיל האוויר להנדסה בסין, שהוביל את ניסוי הטלקינזיס. מטא-משטחים ניתנים לתכנות (PMs) הם עליית מדרגה, בכך שניתן לשלוט בפונקציות שלהם באופן צפוי על ידי השפעות חיצוניות כדי להחליף מצבי הפעלה - כמו מראה "חכמה" בחדר האמבטיה עם מספר הגדרות אור בהתאם למצב הרוח שלך.

בדרך כלל, גלים אלקטרומגנטיים מגיעים מגנרטור. אבל המוח שלנו מתפוצץ עם תדרים שונים של גלים אלה, המייצגים ביחד אותות חשמליים על פני אזורים גדולים. גלי בטא, למשל, מסתובבים בערך 15 עד 40 פעמים בשנייה, והם קשורים למוח מעורב. גלי תטא, לעומת זאת, מתואמים עם חלימה בהקיץ - מעין הרפיה נפשית. מדענים מצאו כי ניתן לשלוט בגלי המוח שלך ולהעביר אותם באופן פעיל ממצב אחד לאחר באמצעות נוירופידבק.

גלי מוח יכולים להיקלט בקלות על ידי מכסה של אלקטרודות מוטבעות. זה הוביל את הצוות לתהות: האם אנחנו יכולים להשתמש באותות אלה כדי לשלוט במטא-משטחים?

במחקר אחד, Qu הציע עיצוב פשוט באמצעות מודול מיצוי גלי מוח. יש לו שלושה חלקים: החיישן, הבקר והמפעיל. החיישן אוסף גלי מוח דרך אלקטרודות המוצבות על הקרקפת. כאן, הצוות השתמש במודול זמין מסחרי, ThinkGear AM, שבב במחיר סביר פופולרי בקרב קהילת פורצי גלי המוח של DIY EEG.

נתונים מוקלטים מועברים לאחר מכן לבקר באמצעות Bluetooth. הבקר עשוי גם הוא מרכיב בעלות נמוכה, עם ארדואינו בליבו. אותות גלי מוח מומרים למדד לתשומת לב, ומוכנסים למפעיל. בהתאם לרמת הקשב של האדם, המפעיל מאחסן את הנתונים לארבע קבוצות ומוציא מתחים שונים.

"ארבעת מרווחי הסף תואמים לעוצמת קשב מוסחת, ניטרלית, מרוכזת ומרוכזת ביותר, בהתאמה", הסביר הצוות.

המתח הגבוה או הנמוך מתאים לרצף קידוד של 1 או 0. רצפים אלה ממפים לאחר מכן לתכונות חומר שונות עבור המטא-משטח, אשר בתורו שולט כיצד הוא מפזר אור.

התוצאה הסופית? בהוכחה לקונספט, מתנדב ישב בתא אנכואי - חדר שנועד לחסום קול מסביב או גלים אלקטרומגנטיים. עם אלקטרודות יבשות על ראשה, היא עצמה את עיניה כשדיברה על אופניים במצבי ריכוז שונים. על ידי מדידת תכונות פיזור האור של המטא-משטח, הצוות מצא התאמה חזקה בין עוצמת הקשב שלה לבין תכונות החומר.

המחקר לא מראה שאפשר להעביר חומרים פיזית עם המוח שלך. אבל זה כן מראה שאפשר לשלוט מרחוק בחומר המבוסס על מחשבה בלבד. לעת עתה, הטכנולוגיה היא בעיקר הוכחה מגניבה לראיות שסוללת את הדרך לחומרים נשלטי מחשבה לניטור בריאות או חיישנים חכמים. מחסום דרכים עיקרי הוא איך להתמודד עם רעש אלקטרומגנטי חיצוני, שעלול לחסום אותות בקרה עצביים.

תקשורת מוח למוח

טלקינזיס כבר מוציא את דעתי. אבל מה לגבי טלפתיה?

מחקר נפרד השתמש במטא-שטחים כמכשיר טלפון כדי לעזור לשני אנשים לשלוח הודעות טקסט פשוטות, הכל בלי להרים אצבע.

תקשורת ישירה בין מוח למוח אינה חדשה. לימודים קודמים שימוש בהגדרות לא פולשניות גרמו למשתתפים לשחק 20 שאלות עם גלי המוח שלהם. מחקר נוסף בנה BrainNet עבור שלושה מתנדבים, המאפשר להם לשחק משחק דמוי טטריס באמצעות גלי מוח בלבד. הצינור למחשבות האלה הסתמך על כבלים ואינטרנט. מחקר חדש שאל אם מטא-שטחים יכולים לעשות את אותו הדבר.

בהנחיית ד"ר טיי ג'ון קוי במכון לחלל אלקטרומגנטי, אוניברסיטת דרום מזרח בסין, המחקר קישר אות ידוע של גלי מוח, P300, למאפיינים של משטח מטה. ההגדרה שלהם, אלקטרומגנטית מוח-מחשב-מ-משטח (EBCM), השתמשה בגלי מוח כדי לשלוט בסוג מסוים של מטא-משטח המכונה משטח מידע, שיכול לקודד 0 ו-1 כמו מעגל אלקטרוני.

בניסוי היו שני מתנדבים: משדר ומקלט. על המשדר ניטרו גלי המוח שלו באמצעות EEG, עם התמקדות ספציפית באות P300. האותות פוענחו לאחר מכן לקוד בינארי, ששימש לאחר מכן לשליטה במאפייני המטא-משטח של המשדר. שינויים אלו שינו באופן אלחוטי את משטח המטא של המקלט, אשר פוענח ותורגם בחזרה למידע טקסט לקריאה של המקלט.

ההגדרה שידרה בהצלחה ארבעה רצפי טקסט: "שלום עולם", "היי, סו", "היי, סקאט" ו-"BCI metasurface". זהו תהליך איטי, בממוצע בערך חמש שניות לכל דמות, אך ניתן לשפר אותו בעזרת כמה "פרדיגמות איות מהיר", אמר הצוות.

אנחנו עדיין רחוקים מטלקינזיס וטלפתיה מבוססי טכנולוגיה. אבל כוחות העל האלה אולי לא מופרכים כמו שחשבו פעם. לעת עתה, הצוותים להוטים לאמץ את ההגדרות שלהם לשיפור הבריאות.

"העבודה שלנו עשויה לפתוח עוד יותר כיוון חדש לחקור את האינטגרציה העמוקה של מטא-שטח, אינטליגנציה של המוח האנושי ובינה מלאכותית, כדי לבנות דורות חדשים של מערכות מטא-שטח ביו-אינטליגנטיות", אמר Cui.

תמונת אשראי: גרד אלטמן / pixabay

בול זמן: יוני 28, 2022