Metasurfaces mở ra cánh cửa cho khả năng điều khiển từ xa và thần giao cách cảm bằng công nghệ Trí tuệ dữ liệu PlatoBlockchain. Tìm kiếm dọc. Ái.

Metasurfaces Mở ra cánh cửa cho Telekinesis và Thần giao cách cảm với công nghệ

Dấu thời gian: ngày 28 tháng 2022 năm 10 00:XNUMX sáng
sóng não telekinesis thần giao cách cảm

Stranger Những điều người hâm mộ sẽ quen thuộc với cảnh này: Eleven, một cô gái có năng lực điều khiển từ xa, chăm chú nhìn vào lon Coke. Không cần chạm vào chiếc lon, cô ấy hoàn toàn dùng tâm trí để nghiền nát nó.

Thay đổi đối tượng bằng tâm trí từ lâu đã trở thành một chiêu trò trong khoa học viễn tưởng. Bây giờ, nhờ vào metasurfaces, hai nghiên cứu vừa chỉ ra rằng nó có khả năng thực hiện được.

Siêu vật liệu là vật liệu tổng hợp nhân tạo với các đặc tính quang học kỳ lạ. Thường được sắp xếp song song với nhau, chúng có thể tương tác với sóng điện từ, bao gồm cả ánh sáng nhìn thấy, theo những cách mà các vật liệu tự nhiên không thể làm được. Điều này mang lại cho họ một siêu năng lực: họ có thể dễ dàng điều chỉnh các đặc tính của mình — ví dụ, bẻ cong ánh sáng theo những cách khác nhau — thay vì dựa vào các đặc tính của vật liệu mà họ làm ra.

Tại sao phải quan tâm? Bộ não của chúng ta tạo ra sóng điện từ khi chúng xử lý thông tin. Tùy thuộc vào trạng thái của não — ví dụ, nếu nó “thư giãn” so với “tập trung” — các tần số sóng não khác nhau sẽ tiếp nhận. Vậy tại sao không sử dụng não bộ như một nguồn để kích hoạt những thay đổi trong siêu vật liệu?

Trong tạp chí nghiên cứu đầu tiên, xuất bản năm điện tử, nhóm đã sử dụng một mô-đun khai thác sóng não cho phép các tình nguyện viên điều khiển siêu bề mặt — phiên bản 2D của siêu vật liệu — chỉ bằng trí óc của họ. Toàn bộ hệ thống là không dây và dựa vào Bluetooth. Họ trích xuất sóng não từ tình nguyện viên khi cô ấy thư giãn hoặc tập trung, và thông qua một bộ điều khiển, thay đổi cách thức phân tán ánh sáng siêu bề mặt được liên kết. Chắc chắn không ấn tượng như bẻ cong một lon Coke - mà là một minh chứng trong tương lai về việc sử dụng tâm trí để điều khiển vật chất.

A nghiên cứu thứ hai đưa ý tưởng đi xa hơn. Các siêu bề mặt khác nhau có thể “nói chuyện” với nhau dựa trên các đặc tính điện từ. Tại đây, nhóm nghiên cứu đã kết nối hai người với metasurfaces để nhắn tin bằng tâm trí của họ. Một tình nguyện viên là người phát, người kia là người nhận. Bằng cách tập trung, sóng não của máy phát đã thay đổi các đặc tính của bề mặt để mã hóa các thông điệp nhị phân khác nhau. Sau khi giải mã, người nhận sẽ nhận được văn bản — tất cả mà không cần nhấc một ngón tay nào.

Hiện tại, công nghệ tương lai vẫn còn sơ khai. Nhưng các nhà khoa học tưởng tượng một ngày nào đó họ có thể sử dụng siêu vật liệu cho vô số mục đích: chẳng hạn theo dõi trạng thái chú ý của người lái xe hoặc kết hợp chúng vào các giao diện máy móc không xâm lấn não.

“Kết hợp với các thuật toán thông minh như máy học, hai công trình được trình bày có thể mở ra một hướng mới cho các hệ thống siêu bề mặt thông minh sinh học tiên tiến,” nói Tiến sĩ Xiangang Luo tại Viện Quang học và Điện tử, Học viện Khoa học Trung Quốc, người không tham gia vào một trong hai nghiên cứu.

Sự kỳ lạ của Metasurfaces

Metasurfaces giống như một giấc mơ gây sốt. Thông thường, chúng ta mong đợi các vật liệu của mình hoạt động nhất quán: chai thủy tinh vỡ ra dưới áp suất; vết nứt gỗ; bông mềm. Siêu vật liệu thay đổi mô hình này. Thường được tạo thành từ sự kết hợp của các vật liệu—vật liệu áp điện là một vật ưa thích — chúng dễ dàng thay đổi các đặc tính cấu trúc và uốn ánh sáng của chúng dưới tác dụng của trường điện từ.

Điều này đã dẫn đến sơ bộ áo choàng tàng hình, ngụy trang động, siêu kínhvà Millibots in 3D một ngày nào đó có thể chuyển động cơ thể bạn để phân phối thuốc một cách thông minh khi cần thiết.

Metasurfaces là anh em họ 2D của siêu vật liệu. Tại đây, các cấu trúc lặp lại trong siêu vật liệu đan thành một cấu trúc giống như tấm, duy trì khả năng kiểm soát “gần như tất cả các đặc tính của sóng điện từ”, Tiến sĩ Shaobo Qu tại Đại học Kỹ thuật Không quân ở Trung Quốc, người dẫn đầu cuộc thử nghiệm telekinesis, cho biết. Các siêu bề mặt có thể lập trình (PM) là một bước tiến, trong đó các chức năng của chúng có thể được điều khiển theo cách có thể đoán trước được bởi các tác động bên ngoài để chuyển chế độ hoạt động — như một chiếc gương “thông minh” trong phòng tắm với một số cài đặt ánh sáng tùy thuộc vào tâm trạng của bạn.

Thông thường, sóng điện từ phát ra từ máy phát điện. Nhưng não của chúng ta bùng nổ với các tần số khác nhau của những sóng này, chúng đại diện chung cho các tín hiệu điện trên các vùng rộng lớn. Ví dụ, sóng beta có chu kỳ khoảng 15 đến 40 lần một giây và có liên quan đến tâm trí gắn bó. Ngược lại, sóng Theta tương quan với sự mơ mộng - một dạng thư giãn tinh thần. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng có thể kiểm soát sóng não của bạn và chủ động chuyển chúng từ trạng thái này sang trạng thái khác thông qua phản hồi thần kinh.

Sóng não có thể được thu nhận dễ dàng bằng nắp các điện cực nhúng. Điều này khiến nhóm nghiên cứu tự hỏi: liệu chúng ta có thể sử dụng những tín hiệu này để điều khiển siêu bề mặt không?

Trong một nghiên cứu, Qu đã đề xuất một thiết kế đơn giản bằng cách sử dụng mô-đun khai thác sóng não. Nó có ba phần: cảm biến, bộ điều khiển và bộ truyền động. Cảm biến thu thập sóng não thông qua các điện cực đặt trên da đầu. Ở đây, nhóm đã sử dụng một mô-đun có sẵn trên thị trường, ThinkGear AM, một con chip giá cả phải chăng phổ biến với cộng đồng hack sóng não DIY EEG.

Dữ liệu đã ghi sau đó sẽ được truyền đến bộ điều khiển thông qua Bluetooth. Bộ điều khiển cũng được làm từ một thành phần chi phí thấp, với Arduino là trung tâm của nó. Tín hiệu sóng não được chuyển đổi thành thước đo cho sự chú ý và được đưa vào thiết bị truyền động. Tùy thuộc vào mức độ chú ý của người đó, bộ truyền động phân chia dữ liệu thành bốn nhóm và xuất ra các điện áp khác nhau.

“Bốn khoảng ngưỡng tương ứng với cường độ chú ý bị phân tâm, trung tính, tập trung và cực kỳ tập trung,” nhóm nghiên cứu giải thích.

Điện áp cao hoặc thấp tương ứng với trình tự mã hóa 1 hoặc 0. Các trình tự này sau đó ánh xạ đến các đặc tính vật chất khác nhau của siêu bề mặt, từ đó điều khiển cách nó phân tán ánh sáng.

Kết quả cuối cùng? Trong một bằng chứng về khái niệm, một tình nguyện viên ngồi trong một buồng chống dội âm - một căn phòng được thiết kế để chặn sóng âm thanh hoặc sóng điện từ xung quanh. Với điện cực khô trên đầu, cô ấy nhắm mắt lại khi đạp xe qua các trạng thái nồng độ khác nhau. Bằng cách đo các đặc tính tán xạ ánh sáng của siêu bề mặt, nhóm nghiên cứu nhận thấy có sự tương ứng chặt chẽ giữa cường độ chú ý của cô ấy và các đặc tính vật chất.

Nghiên cứu không chỉ ra rằng bạn có thể di chuyển vật chất bằng tâm trí của mình. Nhưng nó cho thấy rằng có thể điều khiển từ xa một vật liệu chỉ dựa trên suy nghĩ. Hiện tại, công nghệ này chủ yếu là một bằng chứng tuyệt vời mở đường cho các vật liệu điều khiển bằng trí óc để theo dõi sức khỏe hoặc các cảm biến thông minh. Một rào cản chính là làm thế nào để đối phó với nhiễu điện từ bên ngoài, có thể làm tắc các tín hiệu điều khiển thần kinh.

Giao tiếp giữa não với não

Telekinesis đã thổi bay tâm trí của tôi. Nhưng thần giao cách cảm thì sao?

Một nghiên cứu riêng biệt đã sử dụng metasurfaces như một loại điện thoại để giúp hai người nhắn các tin nhắn đơn giản mà không cần nhấc ngón tay.

Giao tiếp giữa não với não trực tiếp không phải là mới. Các nghiên cứu trước sử dụng các thiết lập không xâm lấn đã cho những người tham gia chơi 20 câu hỏi bằng sóng não của họ. một nghiên cứu khác đã xây dựng BrainNet cho ba tình nguyện viên, cho phép họ chơi một trò chơi giống như Tetris bằng cách sử dụng sóng não một mình. Đường dẫn cho những lĩnh vực đó dựa vào dây cáp và internet. Một nghiên cứu mới được hỏi liệu metasurfaces có thể làm như vậy không.

Được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Tie Jun Cui tại Viện Không gian Điện từ, Đại học Đông Nam ở Trung Quốc, nghiên cứu đã liên kết một tín hiệu sóng não nổi tiếng, P300, đến các thuộc tính của siêu bề mặt. Thiết lập của họ, siêu bề mặt não-máy tính-điện từ (EBCM), đã sử dụng sóng não để điều khiển một loại siêu bề mặt cụ thể được gọi là siêu bề mặt thông tin, có thể mã 0 và 1 giống như một bảng mạch điện tử.

Thí nghiệm có hai tình nguyện viên: một người phát và một người nhận. Máy phát đã giám sát sóng não của anh ta bằng điện não đồ, với trọng tâm cụ thể là tín hiệu P300. Các tín hiệu sau đó được giải mã thành mã nhị phân, sau đó được sử dụng để điều khiển các thuộc tính siêu bề mặt của máy phát. Những thay đổi này đã thay đổi không dây siêu bề mặt của bộ thu, sau đó được giải mã và dịch lại thành thông tin văn bản để bộ thu đọc.

Thiết lập đã truyền thành công bốn chuỗi văn bản: “hello world”, “Hi, Sue”, “Hi, Scut” và “BCI metasurface”. Đó là một quá trình chậm, trung bình khoảng năm giây cho mỗi ký tự, nhưng có thể được cải thiện với một số “mô hình đánh vần nhanh”, nhóm nghiên cứu cho biết.

Chúng ta vẫn còn rất xa so với kỹ thuật điều khiển từ xa và thần giao cách cảm. Nhưng những siêu năng lực đó có thể không quá xa vời như người ta từng nghĩ. Hiện tại, các đội đang mong muốn áp dụng các thiết lập của họ để có sức khỏe tốt hơn.

Cui cho biết: “Công việc của chúng tôi có thể mở ra một hướng mới để khám phá sự tích hợp sâu của siêu bề mặt, trí thông minh não người và trí tuệ nhân tạo, để xây dựng thế hệ mới của hệ thống siêu bề mặt thông minh sinh học.

Ảnh: Gerd Altmann / Pixabay

Dấu thời gian:

Thêm từ Trung tâm cá biệt