Metasurfaces åpner døren til telekinese og telepati med teknologi

Stranger Ting fans vil bli kjent med denne scenen: Eleven, en jente med telekinetiske krefter, stirrer intenst på en colaboks. Uten å berøre boksen fysisk, knuser hun den fullstendig ved å bruke sinnet alene.

Å endre objekter med sinnet har lenge vært en trope innen science fiction. Nå, takket være metasurfaces, viste to studier nettopp at det er potensielt mulig.

Metamaterialer er kunstige kompositter med bisarre optiske egenskaper. Ofte arrangert i tandem, kan de samhandle med elektromagnetiske bølger, inkludert synlig lys, på måter som er umulige for naturlige materialer. Dette gir dem en superkraft: de kan enkelt tilpasse egenskapene deres - for eksempel bøye lys på forskjellige måter - i stedet for å stole på egenskapene til materialene de er laget av.

Hvorfor bry seg? Hjernen vår genererer elektromagnetiske bølger mens de behandler informasjon. Avhengig av hjernens tilstand - for eksempel hvis den er "avslappet" versus "konsentrerer seg" - tar forskjellige frekvenser av hjernebølger over. Så hvorfor ikke bruke hjernen som en kilde for å utløse endringer i metamaterialer?

på første studie, publisert i eLight, brukte teamet en hjernebølgeutvinningsmodul som tillot frivillige å kontrollere en metaoverflate – en 2D-versjon av metamaterialer – med sinnet alene. Hele systemet er trådløst og er avhengig av Bluetooth. De hentet ut hjernebølger fra den frivillige mens hun slappet av eller konsentrerte seg, og gjennom en kontroller endret hvordan den koblede metaoverflaten spredte lys. Ikke så dramatisk som å bøye en Cola-boks, men en futuristisk demonstrasjon av å bruke sinnet til å kontrollere fysisk materiale.

A andre studie tok ideen et stykke videre. Ulike metaoverflater kan "snakke" med hverandre basert på elektromagnetiske egenskaper. Her koblet teamet opp to personer til metaoverflater for å sende tekstmeldinger med tankene deres. Den ene frivillig var senderen, den andre mottakeren. Ved å konsentrere seg endret senderens hjernebølger metaoverflatens egenskaper til å kode forskjellige binære meldinger. Ved dekoding fikk mottakeren teksten – alt uten å løfte en eneste finger.

Foreløpig er den futuristiske teknologien fortsatt i sin spede begynnelse. Men forskere forestiller seg at de en dag vil være i stand til å bruke metamaterialer til en myriade av formål: for eksempel å overvåke oppmerksomhetsstatusen til en sjåfør, eller inkorporere dem i ikke-invasive hjerne-maskin-grensesnitt.

"Kombinert med intelligente algoritmer som maskinlæring, kan de presenterte to arbeidene ytterligere åpne opp en ny retning for avanserte bio-intelligente metasurface-systemer," sa Dr. Xiangang Luo ved Institutt for optikk og elektronikk, Chinese Academy of Sciences, som ikke var involvert i noen av studiene.

The weirdness of metasurfaces

Metasflater er som en feberdrøm. Normalt forventer vi at materialene våre oppfører seg konsekvent: glassflasker knuses under trykk; tre sprekker; bomull er mykt. Metamaterialer endrer dette paradigmet. Består ofte av en sammenslåing av materialer—piezoelektriske materialer er en favoritt - de endrer lett sine strukturelle og lysbøyende egenskaper under påvirkning av elektromagnetiske felt.

Dette har ført til foreløpig usynlighet kapper, dynamisk kamuflering, superlinserog 3D-printede milliboter som en dag kan streife rundt i kroppen din for intelligent å levere medisiner når det trengs.

Metasurfaces er metamaterialenes 2D-fetter. Her veves de repeterende strukturene i metamaterialene til en arklignende struktur, og opprettholder deres evne til å kontrollere «nesten alle egenskapene til elektromagnetiske bølger», sa Dr. Shaobo Qu ved Air Force Engineering University i Kina, som ledet telekinesis-forsøket. Programmerbare metasurfaces (PM-er) er et steg opp, ved at funksjonene deres kan kontrolleres på en forutsigbar måte av ytre påvirkninger for å bytte driftsmodus - som et "smart" speil på badet med flere lysinnstillinger avhengig av humøret ditt.

Normalt kommer elektromagnetiske bølger fra en generator. Men hjernen vår sprenger med forskjellige frekvenser av disse bølgene, som til sammen representerer elektriske signaler over store regioner. Betabølger, for eksempel, sykler omtrent 15 til 40 ganger i sekundet, og er assosiert med et engasjert sinn. Theta-bølger, derimot, korrelerer med dagdrømmer - en slags mental avslapning. Forskere har funnet ut at det er mulig å kontrollere hjernebølgene dine og aktivt flytte dem fra en tilstand til en annen gjennom nevrofeedback.

Hjernebølger kan lett fanges opp av en hette av innebygde elektroder. Dette førte til at teamet lurte på: kan vi bruke disse signalene til å kontrollere metaoverflater?

I en studie foreslo Qu et enkelt design ved hjelp av en hjernebølgeutvinningsmodul. Den har tre deler: sensoren, kontrolleren og aktuatoren. Sensoren samler opp hjernebølger gjennom elektroder plassert på hodebunnen. Her brukte teamet en kommersielt tilgjengelig modul, ThinkGear AM, en rimelig brikke populær blant DIY EEG brainwave-hacking-fellesskapet.

Registrerte data blir deretter overført til kontrolleren via Bluetooth. Kontrolleren er også laget av en lavkostkomponent, med Arduino i hjertet. Hjernebølgesignaler konverteres til et mål for oppmerksomhet, og mates inn i aktuatoren. Avhengig av personens oppmerksomhetsnivå, samler aktuatoren dataene i fire grupper og sender ut forskjellige spenninger.

"De fire terskelintervallene tilsvarer henholdsvis distrahert, nøytral, konsentrert og ekstremt konsentrert oppmerksomhetsintensitet," forklarte teamet.

Høy- eller lavspenningen tilsvarer en 1 eller 0 kodesekvens. Disse sekvensene kartlegges deretter til forskjellige materialegenskaper for metaoverflaten, som igjen styrer hvordan den sprer lys.

Sluttresultatet? I et proof of concept satt en frivillig i et ekkofritt kammer - et rom designet for å blokkere omgivende lyd eller elektromagnetiske bølger. Med tørre elektroder på hodet lukket hun øynene mens hun syklet gjennom forskjellige konsentrasjonstilstander. Ved å måle lysspredningsegenskapene til metaoverflaten fant teamet en sterk samsvar mellom hennes oppmerksomhetsintensitet og materialegenskapene.

Studien viser ikke at det er mulig å fysisk flytte materialer med tankene dine. Men det viser at det er mulig å fjernstyre et materiale basert på tanke alene. Foreløpig er teknologien stort sett et kult bevis på bevis som baner vei for tankekontrollerte materialer for helseovervåking eller smarte sensorer. En viktig veisperring er hvordan man skal håndtere ekstern elektromagnetisk støy, som kan blokkere nevrale kontrollsignaler.

Hjerne-til-hjerne-kommunikasjon

Telekinesis slår meg allerede. Men hva med telepati?

En egen studie brukte metasurfaces som en slags telefon for å hjelpe to personer med å sende enkle meldinger, alt uten å løfte en finger.

Direkte hjerne-til-hjerne-kommunikasjon er ikke nytt. tidligere studier ved å bruke ikke-invasive oppsett fikk deltakerne til å spille 20 spørsmål med hjernebølgene sine. En annen studie bygget et BrainNet for tre frivillige, slik at de kunne spille et Tetris-lignende spill ved å bruke hjernebølger alene. Kanalen for disse mindmeldene var avhengig av kabler og internett. En ny studie spurte om metasurfaces kunne gjøre det samme.

Ledet av Dr. Tie Jun Cui ved Institute of Electromagnetic Space, Southeast University i Kina, koblet studien sammen et velkjent hjernebølgesignal, P300, til egenskapene til en metaoverflate. Oppsettet deres, elektromagnetisk hjerne-datamaskin-metasurface (EBCM), brukte hjernebølger til å kontrollere en bestemt type metasurface kjent som en informasjonsmetasflate, som kan kode 0-er og 1-er som et elektronisk kretskort.

Eksperimentet hadde to frivillige: en sender og en mottaker. Senderen fikk overvåket hjernebølgene med EEG, med et spesifikt fokus på P300-signalet. Signalene ble deretter dekodet til binær kode, som deretter ble brukt til å kontrollere senderens metasurface-egenskaper. Disse endringene endret trådløst mottakerens metaoverflate, som deretter ble dekodet og oversatt tilbake til tekstinformasjon for mottakeren å lese.

Oppsettet overførte fire tekstsekvenser med suksess: «hello world», «Hei, Sue», «Hi, Scut» og «BCI metasurface». Det er en langsom prosess, i gjennomsnitt omtrent fem sekunder for hver karakter, men kan forbedres med noen "hurtigstavingsparadigmer," sa teamet.

Vi er fortsatt langt fra teknologibasert telekinesis og telepati. Men disse supermaktene er kanskje ikke så langsiktige som en gang trodde. Foreløpig er teamene ivrige etter å ta i bruk oppsettene sine for å forbedre helsen.

"Vårt arbeid kan ytterligere åpne opp en ny retning for å utforske den dype integrasjonen av metasurface, menneskelig hjerneintelligens og kunstig intelligens, for å bygge opp nye generasjoner av bio-intelligente metasurface-systemer," sa Cui.

Bilde Credit: Gerd Altmann / Pixabay

• Myntsmart. Europas beste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. FRI TILGANG.
• CryptoHawk. Altcoin Radar. Gratis prøveperiode.
• Kilde: https://singularityhub.com/2022/06/28/in-two-new-studies-metasurfaces-open-the-door-to-telekinesis-and-telepathy/