ماشین‌های ذهن‌خوان ظهور می‌کنند

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از NewAtlas، محققان سال هاست که روی رابط‌های کاربری مغز و کامپیوتر کار می‌کنند تا دیگر از طریق دست و ابزارهای فیزیکی با کامپیوترمان ارتباط برقرار نکنیم. در واقع این رابط‌های کاربری مغز- کامپیوتر این گونه طراحی خواهند شد که فقط کافی است به چیزی فکر کنیم تا اطلاعات مورد نیازمان جلوی چشمان‌مان قرار گیرند؛ یعنی دیگر همه چیز به آن موضوعی برمی‌گردد که در مغزمان در حال پردازش است.

دانشمندان دهه‌هاست که روی رابط‌های کاربری مغز- کامپیوتر یا BCI‌ها کار می‌کنند اما گاهی لازم است که یک میلیاردر که می‌خواهد موشک‌های فضایی چندبار مصرفش را روی سطح شناور دریا فرود آورد، در مورد این فناوری صحبت کند. در این صورت است که مردم نسبت به این فناوری کنجکاو می‌شوند و آن را جدی می‌گیرند. منظور ایلان ماسک، بنیانگذار شرکت فضایی اسپیس‌ایکس، است که چند ماه پیش خبر داد در حال طراحی یک رابط کاربری مغز- کامپیوتر است و همین موضوع جنجالی در دنیای تکنولوژی به پا کرد.

حقیقت این است که رویای ماشین‌های ذهن‌خوان ریشه در علوم عصب‌شناسی دارد که تحقیقات آن از یک قرن پیش شروع شده است.

در سال ۱۹۲۴، یک روانپزشک آلمانی به نام «هانس برگر» اولین دستگاه الکتروانسفالوگرام یا موج‌نگاری مغز را ساخت و در حین عمل یک پسر ۱۷ ساله، از آن استفاده کرد. آنچه او به عنوان موج‌های «آلفا و بتا» از آنها یاد کرد، امروزه هنوز هم به پزشکان برای یافتن اختلالات مغزی یاری می‌رساند.

با چسباندن قطب‌های مغناطیسی روی سر فرد، امواج مغزی او روی کاغذ کشیده می‌شود و پزشکان می‌توانند با تحلیل این نمودار، ناهنجاری‌ها را بیابند و سطح سلامت مغز را تعیین کنند.

پیش به سوی ارتباط مستقیم مغز با کامپیوتر

در دهه 1970 یک مهندس برق بلژیکی به نام ژاکوب ویدال دست به ابتکار جالبی زد. او شروع به بررسی سیگنال‌های الکتریکی مغز کرد تا دریابد که آیا این سیگنال‌ها فوایدی فراتر از علم پزشکی خواهد داشت یا نه. او در این رابطه تحقیق کرد و در سال 1973 مقاله‌ای در این مورد نوشت که عنوان آن «جهش به سوی ارتباط مستقیم مغز و کامپیوتر» بود.

در واقع، ویدال نخستین کسی بود که به نوعی رابط کاربری مغز- کامپیوتر را مطرح کرد و کشف کرد که می‌توان سیگنال‌های الکتریکی مغز را دریافت، آنها را تحلیل و به دستوراتی برای کامپیوتر تبدیل کرد.

ویدال هم‌اکنون یک ستوان بازنشسته نیروی هوایی است، نوشت: «آیا می‌توان با رصد سیگنال‌های مغزی از آنها به عنوان حامل اطلاعاتی برای ارتباط انسان با کامپیوتر استفاده کرد تا در نهایت انسان بتواند یک دستگاه خارجی یا اندام مصنوعی یا حتی سفینه فضایی را با نیروی ذهنش کنترل کند؟»

وی همچنین نوشت: «با توجه به پیشرفت‌های هم‌زمان علوم کامپیوتری و فیزیولوژی اعصاب یا نوروفیزیولوژى می‌توانم به جرات بگویم که این دستگاه به زودی به منصه حضور خواهد رسید».

اندام مصنوعی

این آینده نزدیک البته بیشتر از آنچه ویدال انتظار داشت طول کشیده است. اما ایده‌های او در مورد نحوه کار رابط‌های مغز و کامپیوتر درست از آب درآمد.

در جام جهانی فیفا 2014 که در برزیل برگزار شد، دانشمندان با همکاری هم در قالب پروژه «دوباره راه رفتن»، نمونه‌ای از یک فناوری پیشرفته را به نمایش درآوردند. در آغاز مسابقات، یک شخص معلول جسمی در حالی که یک اسکلت خارجی به تن کرده بود، با ضربه‌ای نمادین به توپ، جام جهانی را رسما اعلام کرد. جالب است بدانید که این اسکلت خارجی توسط امواج مغزی شخص کنترل می‌شد. دانشمندان برای ساخت این سیستم پیشرفته از الکترودهای غیرتهاجمی استفاده کردند تا سیگنال‌های مغزی را بخواند و سپس دستورات را به این اسکلت خارجی سبک منتقل کند.

در واقع، دانشمندان همواره تلاش کرده‌اند که انسان‌ها را به سوی راهکارهای تحرک بیشتر پیش ببرند تا حدی که حتی افراد معلول بتوانند تا حدودی بر محدودیت‌های حرکتی خود فائق آیند و برای این کار از دستگاه‌های ثبت امواج مغزی غیرتهاجمی به منظور بازسازی سه‌بعدی حرکات دست و پا استفاده کرده‌اند. با این کار، افراد معلول می‌توانند اندام بی‌حس یا فلج خود را حرکت دهند. در تصویر زن معلولی را می‌بینید که با کنترل ذهن بازوی رباتیک، شکلاتی را به سمت دهان خود می‌برد.

کنترل پرواز پهپاد با هدف کنترل فضاپیما

هنوز فناوری‌ها به حدی نرسیده‌اند که بتوانیم با نیروی ذهن‌مان فضاپیما به فضا بفرستیم. اما ناسا در حال انجام تحقیقات و به دنبال راهکارهایی در این زمینه است. در سال 2013، این سازمان فضایی با دانشمندان دانشگاه اسکز (Essex) سر پروژه‌ای همکاری کردند که برآیند آن کنترل یک فضاپیمای مجازی با استفاده از رابط کاربری کامپیوتر- مغز بود. این تحقیق برای کشف پتانسیل کاربرد رابط‌های کاربری برای کنترل کاوشگرهایی است که به سیارات دیگر فرستاده می‌شوند.

با این همه، دانشمندان برای دستیابی به موفقیت در این زمینه، از پهپادها شروع کرده‌اند. این هواپیماهای بدون سرنشین یکی از بهترین گزینه‌ها برای تست فناوری‌های رابط کاربری مغز و کامپیوتر به شمار می‌رود.

در ماه آوریل گذشته، دانشمندان علوم اعصاب دانشگاه فلوریدا برای نخستین بار مسابقه پرواز پهپاد با مغز را برگزار کردند. در این چالش، از شرکت‌کنندگان خواسته شد با نیروی فکر پهپادهایشان را تا پایان خط پایان حرکت دهند. سیستمی که این افراد استفاده کردند، سیگنال‌های مغزی را با کمک ابزارهای نوار مغزی جمع‌آوری و سپس به دستورات ورودی برای پهپاد تبدیل می‌کند. با این سیستم، به جای استفاده از جوی استیک، فقط کافی است که کاربر به سمتی که می‌خواهد پهپاد برود، فکر کنند.

تراشه در مغز

یکی از مهم‌ترین کاربردهای دستگاه‌ها یا رابط‌های کاربری ذهن‌خوان، استفاده برای افراد معلول است تا بتوانند به محدودیت‌های حرکتی و جسمی خود فائق آیند. این دستگاه ریسک جراحی و ایجاد عفونت را در این افراد از بین می‌برد، البته می‌توان همین رابط‌های کاربری را نیز در داخل سر کاشت تا سیگنال‌ها را به طور مستقیم از مغز دریافت کند. دانشمندان در این زمینه به دستاوردهای چشمگیری رسیده‌اند که یکی از آنها یک ایرانی به نام علی رضائی است.

دکتر علی رضائی در سمت چپ و بیمار او ایان برخارت

در سال 2014، دکتر علی رضائی، مدیر مرکز عصب‌شناسی دانشگاه ایالت اوهایو، یک ریزتراشه چهار میلی‌متری را در سطح قشر حرکتی مغز «ایان بورخارت» ۲۶ ساله قرار داد. ایان در ۱۹ سالگی در یک حادثه غواصی، حس حرکت دادن دست‌ها و پاهای خود را از دست داده است. دکتر رضائی با ایمپلنت این تراشه، حس حرکت را در عضلات ایان شبیه‌سازی کرد و اجازه داد به جای نخاع آسیب‌دیده ایان، ذهنش بتواند دست‌ها و انگشتانش را به حرکت درآورد.

رضائی در این مورد می‌گوید: «ایان نخستین کسی است که توانست با نیروی فکرش دست‌ها و انگشتانش را تکان دهد. در طول دو سال و نیم اخیر او پیشرفت زیادی داشته است و حال می‌تواند حرکات سخت‌تری مثل حرکت دادن انگشت‌ها، برداشتن یا گذاشتن لیوان، مسواک، موبایل و حتی گیتار زدن را انجام دهد. او حتی به سراغ بازی‌های ویدئویی نیز می‌تواند برود».

با این حساب می‌توان به جرات گفت که رابط‌های کاربری مغز و کامپیوتر هم‌اکنون زندگی افراد معلول را به کلی دگرگون خواهد کرد و آنها را به زندگی عادی برخواهد گرداند. اما گویا ایلان ماسک چیزی فراتر از اینها را در سر می‌پروراند.

رابط کاربری مغز-کامپیوتر همه‌کاره

​​

در سال 2008 بود که ابزارهای مشتری‌محور موج‌نگار مغز راه خود را از لابراتوارها و آزمایشگاه‌ها به بازار باز کردند. هدست‌های «نورواسکای» و «ایموتیو» دو نمونه از این ابزارها به شمار می‌آید که برای بازی‌های ویدئویی طراحی شده بودند و زمانی که کاربر از آنها استفاده می‌کند، بدون نیاز به دسته بازی و فقط با فکر کردن بازی ویدئویی را پیش می‌برد.

ولی این دستگاه‌ها هم‌اکنون به ابزارهای خانگی‌ برای کنترل شرایط سلامتی مغز تبدیل شده‌اند. این ابزارها هم‌اکنون خیلی پیشرفته‌تر شده‌اند مثل سیستم iBrain که در سال 2012 شرکت اینتل برای استیون هاوکینگ، فیزیکدان بزرگ جهان ساخت تا بتواند از طریق آن کارهایش را انجام دهد، صحبت کند و متن تایپ کند. Muse نیز یکی دیگر از این ابزارهاست که داده‌های مربوط به مغز را روی نمایشگر موبایل به نمایش می‌گذارد.

اما مشکل بزرگی که این ابزار دارند، این است که هنوز قابل رویت هستند. این همان چالشی است که ایلان ماسک در پی حل آن است و می‌خواهد با کمک استارتاپ «نورالینک» نوعی رابط کاربری مغز-کامپیوتر بی‌سیم طراحی کند که روی مغز می‌نشیند، امواج مغز را مانیتور می‌کند و قادر است افکار و اطلاعات را آپلود یا دانلود کند.

به سوی ابرانسان شدن

ایلان ماسک در مصاحبه‌ای که در مورد همکاری‌هایش با نورالینک داشت، گفت: «هم‌اکنون دنیای ما بعد جدیدی دارد. ما کامپیوتر، موبایل یا اپلیکیشن‌های خودمان را داریم. می‌توانیم از گوگل سوال بپرسیم و در همان دم پاسخ را دریافت کنیم. می‌توانیم به هر کتاب یا آلبوم موسیقی که می‌خواهیم از طریق اینترنت دسترسی پیدا کنیم. با استفاده از نرم‌افزارها می‌توانیم محاسبات فوق پیچیده انجام دهیم. با کمک اپلیکیشن‌ها با افرادی آن سوی جهان ویدئویی صحبت کنیم. اگر چند هزار سال قبل اینها را به شما می‌گفتند، حتما می‌گفتید جادوگری است».

وی افزود: «هم‌اکنون می‌توانید ویدئوها یا موسیقی‌ مورد علاقه‌تان را جایی برای خودتان ذخیره کنید و میلیون‌ها عکس بگیرید، دوستان‌تان را روی آنها تگ کنید و حتی مکانی‌ را که در آن عکس گرفته‌اید، مشخص کنید. می‌توانید از طریق شبکه‌های اجتماعی به طور زنده برای میلیون‌ها نفر در سرتاسر جهان از خودتان ویدئو بگیرید. اینها قدرت‌های غیرقابل باوری هستند که تا 20 سال پیش هم رئیس جمهور آمریکا آنها را نداشت».

ایلان ماسک ادعا می‌کند که رابط‌های کاربری نورالینک، یک لایه دیجیتال است که مستقیما به مغز مربوط می‌شود و دیگر نیازی به تایپ دستور با انگشت یا شست روی موبایل، لپ‌تاپ یا تبلت ندارد.

هم‌اکنون برای انجام این کارها نیاز به ابزاری داریم که بتواند حجم عظیمی از اطلاعات را به صورت بی‌سیم از مغز رد و بدل کند. رابط‌های کاربری امروزی، شبیه به کلاهی هستند که کلی سیم از آنها بیرون آمده است. اما این ابزارها به سمت کوچک شدن پیش می‌روند.

به طور مثال، دانشمندان دانشگاه برکلی در کالیفرنیا سال گذشته، ابزاری را با نام «غبار عصبی» طراحی کردند که حسگرهای بی‌سیم ریزی در آن تعبیه شده‌اند تا بتوانند سیگنال‌های عصبی و ماهیچه‌ای را به صورت بلادرنگ در داخل بدن ردیابی کنند.

این سنسور که مکعب یک میلیمتری و ساخته‌شده از کریستال‌های پیزوالکتریک است که ارتعاشات فراصوت خارج از بدن را به الکتریسیته‌ای که به ترانزیستور این حسگر نیرو می‌بخشد، تبدیل کند. این ترانزیستور روی عصب کار گذاشته می‌شود و فعالیت الکتریکی را بررسی می‌کند. این حسگرها هم‌اکنون روی عضلات موش‌ها تست شده‌اند اما محققان امیدوارند که به‌زودی آنها را روی انسان‌ هم تست کنند.

ایمپلنتی که محققان دانشگاه برکلی طراحی کرده‌اند به اندازه دانه شن است که به طور بی‌سیم و بدون نیاز به باتری، کامپیوتر را به بدن انسان متصل می‌کند.

حسگر غبار عصبی

غبار عصبی به طور مداوم برای کنترل اندام‌هایی مانند قلب مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صورتی که این دستگاه در ابعاد کوچک‌تر ساخته شود، آن را می‌توان در داخل مغز کاشت تا از این طریق دستگاه‌های رباتیک را مانند دست‌ها و پاهای مصنوعی کنترل کند.

محققان بر این باورند که با تحریک عصبی و ماهیچه‌ای می‌توان با استفاده از این ایمپلنت صرع را درمان کرد. همچنین استفاده از این ایمپلنت در بی‌اختیاری ادرار به بیماران در کنترل مثانه و حتی کاهش اشتها کمک می‌کند. محققان با استفاده از این ایمپلنت نیز می‌توانند باعث فعال شدن سیستم ایمنی شوند و التهاب را کاهش دهند.

گزارش: نسترن صائبی