Ajatuksilla komennettava tietokone ei ole tieteiskirjallisuutta. Laboratorioissa ajatuksin voi kirjoittaa ruudulla näkyvällä näppäimistöllä, liikuttaa ja valita kohdistimella ja pelata matopelejä. Tutkimusten tässä vaiheessa pyritään parantamaan täysin tai osittain halvaantuneiden elämää, myöhemmin tekniikkaa voivat käyttää muutkin.
Maailmassa on tuhansia täysin halvaantuneita ihmisiä, jotka eivät kykene edes räpyttelemään silmiään. Aivokäyttöliittymän (BCI, Brain Computer Interface) ensisijaisena tutkimustavoitteena on luoda heille mahdollisuus kommunikointiin tietokoneella. Toinen tavoite on etsiä keinoja, joilla he tai vähemmän halvaantuneet voivat ohjata ajatuksilla proteeseja, pyörätuolia tai robottia.
Ajatusohjaus ei ole uusi asia. Ajatuksen voimalla on liikutettu kursoria ja valittu kirjaimia kohta viisitoista vuotta. Kaukokirjoitin naputti morsekoodia ajatuksilla 1960-luvun puolivälissä.
Kun ihminen päättää esimerkiksi nostaa käden, aivoissa syntyy havaittavaa sähköistä aktiviteettia. Eri tehtävät synnyttävät eri paikoissa aivoja erilaisia signaaleja. Ihmisellä näköaivokuori sijaitsee takaraivossa ja liikeaivokuori päälaen vasemmalla ja oikealla puolella. Kun henkilö ajattelee liikuttavansa kättä, aivokuoren vastaava kohta aktivoituu. Näköaivokuori aktivoituu myös, kun kuvittelee näkevänsä.
Aivokäyttöliittymässä mitataan ajatuksiin liittyviä hyvin nopeita, sekunnin tuhannesosan pituisia signaaleja, jotka ohjelma tilastollisesti luokittelee ja valikoi niistä signaalit tietokoneen digitaalisiksi käskyiksi.
Nykyisin harvinaisemmassa menetelmässä sijoitetaan anturit pään luiden läpi aivojen neuronien joukkoon. Mittaustulokset ovat tarkempia mutta vaativat kirurgisia toimenpiteitä, jolloin infektiot ovat mahdollisia. Myös aivomassan liikkeet ja arpikudoksen kasvu antureiden ympärillä voivat tuottaa ongelmia.
Yleisempää on käyttää EEG-mittausta kallon pinnalta. Päähän laitetaan elektronimyssy, jossa on jo valmiiksi vakioiduilla paikoilla noin kaksikymmentä EEG-elektrodia. Myssyn kera ei tarvita muita toimenpiteitä, ehkä lisätään kontaktia parantavaa geeliä.
Muut menetelmät, kuten aivojen magneettikenttien muutosten kuvaukseen pohjautuva MEG tai aivoverenkiertoa mittaava PET vaativat kalliita laitteita. Esimerkiksi MEG-laitteen hinta, joka on kolmesta viiteen miljoonaa euroa, rajoittaa käytön yliopistosairaaloihin.
EEG-mittauksissa tietokone suodattaa pois elektrodien poimiman hälyn, jotka johtuvat laitteista tai henkilön tahattomista liikkeistä: silmän räpäytyskin aiheuttaa jo kohinaa. Ohjelma muuttaa EEG:n analogisen tiedon digitaalisesti tulkittavaksi. Digitalisoidusta datasta valitaan esimerkiksi kursorin liikkeisiin kuuluvat taajuudet ja niistä pyritään luokittelemaan liikutetaanko kursoria ylös- vai alaspäin.
EEG-mittausten ongelmana on vielä heikko avaruudellinen tarkkuus. Kallon ulkopuolelta ei voi mitata yksittäistä hermosolua vaan miljoonien solujen yhteistä toimintaa. Useillakin EEG-mittauselektrodeilla useista suunnista mitattuna paikannus on vain senttimetrin luokkaa.
Aivokäyttöliittymän ongelmia ovat siis sekä epätarkkuus että signaalin tulkinnan hitaus. Siksi käyttöliittymässä koulutetaan sekä henkilö että tietokone toistuvilla ajattelutehtävillä, joilla ne valmennetaan varmempiin EEG-hahmoihin. Koulutusaika vaihtelee päivistä jopa kuukausiin, kuitenkin rasittavuutensa johdosta enintään puoli tuntia päivässä. Koulutuksessa edistyminen on hyvin yksilöllistä.
Valmentamisen jälkeenkin ajatteluvalintojen käyttäminen on paljon hitaampaa ja epätarkempaa kuin muissa käyttöliittymissä. Eräässä amerikkalaisessa tutkimuksessa 250 sanan kirjoittaminen vei koehenkilöltä yli 10 tuntia. Teknisen korkeakoulun Otaniemen BCI-tutkimuksessa koehenkilö onnistuu kirjoittamaan kirjaimen noin 20 sekunnissa. Mutta toisaalta potilaat ovat täysin halvaantuneita eivätkä aikaisemmin kyenneet kommunikoimaan lainkaan.
Motorisia toimintoja voidaan jo suhteellisen luotettavasti tulkita, mutta kaikki abstrakti ajattelu, vaikka vain ajatus "Tänään on kaunis päivä" on täysin mahdoton tulkita.