پیشرفت قابل توجه در ساخت ماشین ذهن خوانی

کلیک - آیا این قشر حرکتی شماست که باعث حرکت فیبرهای عضلانی در انگشتان شما می شود و شما می توانید روی قسمت خاصی از صفحه نمایش کلیک کنید؟ قطعا روزی چنین چیزهایی بسیار قدیمی به نظر خواهد رسید. زیرا برخی افراد باهوش وقت و هزینه خود را صرف کامپیوترهایی می کنند که می توانند افکار را همانطور که درک می شوند بخوانند. هدف، ایجاد ماشین هایی است که بفهمد شما چه می خواهید و قبل از اینکه شما بخواهید انگشتتان را واقعا بلند کنید اطلاعاتی را به شما خواهد داد. اما چقدر از چنین آینده ای فاصله داریم؟ بیایید نگاهی به حالت های کنونی رابط های مغز-کامپیوتر بیندازیم، و مشکلات قرار دادن این رابط ها در سر را بررسی کنیم.

رابط های مغز-کامپیوتر (BCIs) دهه هاست که روی کار آمده اند، اما معمولا میلیاردرهایی از آن ها استفاده می کنند که بی پروا هستند و تحمل رویارویی با مخاطرات را دارند. الون ماسک اظهار می دارد که اکنون بیش از قبل در حال کار روی چنین موضوعی است، در اصل، خدود یک قرن از این موضوع می گذرد که اثبات شده پایه و اساس ماشین های ذهن خوانی ریشه در تحقیقات علمی اعصاب دارد.

در سال ۱۹۲۴ روانپزشک آلمانی هنز برگر اولین ثبت EEG (موج نگاری مغز) را حین جراحی اعصاب روی یک پسر ۱۷ ساله انجام داد. آنچه که برگر بعدا به عنوان امواج آلفا و بتا توصیف کرد درست بعد از آن به عنوان فعالیت الکتریکی شناخته شد و هنوز کمک بزرگی برای پزشکان در تشخیص اختلالات مغزی محسوب می شود.

پزشکان با وصل کردن الکترودها به پوست سر و اندازه گیری امواج مغزی که بر روی صفحه نمایش به صورت گراف ظاهر می شوند، می توانند ناهنجاری ها را بیابند و علائمی از سلامتی مغز بدست آورند. لبه های تیز گراف ممکن است نشان دهنده صرع یا تشنج باشند، به عنوان مثال امواج آهسته تر ممکن است نتیجه تومور یا سکته مغزی باشد. آسیب های مغزی، آلزایمر و حمله خواب مثال های دیگری از حالت هایی هستند که می توانند توسط EEG نقشه برداری شوند.

ارتباط مستقیم مغز-کامپیوتر

در سال ۱۹۷۰، یک مهندس برق از بلژیک به نام ژاک ویدال می خواست بداند که آیا این سیگنال­ های الکتریکی می توانند برای برنامه های کاربردی فراتر از حوزه پزشکی به کار گرفته شوند؟ مقاله بازنگری شده وی در سال ۱۹۷۳با عنوان"به سوی ارتباط مستقیم مغز - کامپیوتر"، اولین گام برای توصیف رابطه مغز-کامپیوتر بود و امکان استخراج سیگنال های الکتریکی از مغزو تبدیل آن ها به دستورات کامپیوتری را بررسی می نمود.

آیا سیگنال های الکتریکی مغز می توانند به عنوان انتقال دهنده اطلاعات در رابطه بین انسان و کامپیوتر واقع شوند و یا به منظور کنترل کننده تجهیزات خارجی مانند دستگاه­های پروتز یا سفینه های فضایی قرار گیرند؟

اعضای مصنوعی

ایده های ویدال درباره اینکه چگونه BCIها می توانند به کار گرفته شوند به اثبات رسیده است.

در بازی های جام جهانی ۲۰۱۴ برزیل ، یک همکاری در سطح بین المللی توسط دانشمندان با عنوان "پروژه پیاده روی دوباره" انجام گرفت که آن ها آخرین دستاوردهای خود در زمینه فناوری کمک به حرکت را به نمایش گذاشتند: کنترل مغز روی استخوان بندی خارجی. با استفاده از یک سری الکترودهای غیرتهاجمی برای خواندن سیگنال های مغزو ارتباط دادن این دستورات به اسکلت بندی سبک وزن، یک مرد فلج توانست در مسابقه نمادین شرکت کند.

ما همچنین شاهد پیشرفت های دانشمندان در جهت یافتن راه حل هایی برای تحرک بوده ایم، آن ها با استخراج داده ها از دستگاه های غیر تهاجمی EEG در تلاشند تا حرکات سه بعدی دست و پا را بازسازی کنند، تا بدین وسیله فرد فلج بتواند دوباره با استفاده از عضو معلول خود حرکت کند و یا به یک زن با مشکل کوادری پلژی (اختلالات نخاعی) این توانایی را می دهد که بتواند شکلات را با استفاده از یک بازوی رباتیک کنترل ذهن بخورد.

پرواز کردن

ما در این زمینه استفاده از BCI در سفینه فضایی آنچنان پیشرفت نکرده ایم، اما ناسا احتمالات را بررسی می کند. در سال ۲۰۱۳ آژانس فضایی با دانشمندانی از دانشگاه اسکس گروهی تشکیل دادند و روی پروژه ای کار کردند که در آن دو شخص با استفاده از BCIها یک سفینه فضایی مجازی را کنترل می کردند. مطالعه برای بررسی قابلیت BCIها برای کنترل کاوشگرهای سیاره ای طراحی شده بود، گرچه چنین کاوشگری در راه طولانی خاموش می شود.

ضمنا، هواپیماهای بدون سرنشین وسیله خوبی برای کار در این زمینه هستند. هواپیماهای بدون سرنشین بستر آزمایشی کاملا مناسبی برای تکنولوژی های BCI هستند. ما کوادکوپترهای کنترل ذهن و هواپیماهای بدون سرنشین بال ثابت را دیده ایم که حتی از برخی از آن ها در رقابت ها استفاده می شود.

در آوریل سال گذشته، دانشمندان اعصاب از دانشگاه فلوریدا اولین مسابقه هواپیمای بدون سرنشین مغز را برگزار کردند، رویدادی بود که در آن از خلبانان خواسته شده بود که تنها با استفاده از افکارشان هواپیماها را جلوببرند. این تکنولوژی مستلزم آن بود که سیگنال های مغزی با دستگاه های EEG جمع آوری شوند و به ورودی های کنترلی برای هواپیماها تبدیل شوند. بنابراین بجای اینکه فشاری بر روی جوی استیک هواپیما آورده شود تا هواپیما حرکت کند، شما می توانید تنها با فکر کردن این کار را انجام دهید.

این کار صرفا یک نمایش رقابتی نبود، مسابقه هواپیمای بدون سرنشین مغز تلاشی در جهت پیشرفت های بیشتر در حوزه BCI بود، به امید آنکه روزی بتوان به طور مداوم از چنین دستگاه هایی در زندگی استفاده کرد. دانشمندی در زمینه این موضوع به نام جوان گیلبرت رئیس بخش مهندسی و علم اطلاعات و کامپیوتر از دانشگاه فلوریدا به ما می گوید که تاکنون پیشرفت های خوبی در این زمینه صورت گرفته است.

دانشمندان در حال برنامه ریزی برای مسابقه هواپیمای مغز ۲ در هفته های آتی هستند و برخی پروژه ها را آغاز کرده اند. آن ها پروژه ای به نام کلمات مغز دارند و در تلاشند تا از BCI به عنوان یک دستگاه احراز هویت استفاده کنند، بدین صورت که این دستگاه از افکار شما به عنوان کلمه عبوری استفاده کند. آن ها پروژه ای داشتند که اسپانسر آن لنوو بود و شما می توانستید با افکارتان درامز بازی کنید. همچنین دانشمندان در حال کار روی طراحی جدیدی از BCI هستند که مردم عادی هم بتوانند از آن استفاده کنند. آن ها پروژه ای روی بخش های ساختاری BCI دارند تا بتوانند استفاده از آن را توسعه دهند و برای نمایش فعالیت مغزتان یا آنچه که خود کمیتی نامیده می شود تحقیقاتی را روی BCI انجام می دهند.

BCIهای غیرتهاجمی مانند کلاه های EEG باید سیگنال های الکتریکی را به واسطه لایه های پوست سر و بافت بخوانند، بنابراین بدین صورت سرو صدای زیادی ایجاد می کنند و همین عیب، استفاده از آن ها را کاهش داده است. همچنین برای گرفتن سیگنال های واضح و قابلیت تغییر در بازی شما باید به منبع نزدیکتر شوید.

BCI ها و افراد معلول

برای داشتن سیگنال با بهترین کیفیت، BCI ها می توانند در سر جایگذاری شوند و در تماس مستقیم با سطح مغز قرار گیرند، اما این کار نیازمند عمل جراحی است و در این کارخطر ابتلا به عفونت وجود دارد. این روش محققین را قادر می سازد تا چندین کار کاملا برجسته را به انجام برسانند.

در سال ۲۰۱۴، دکتر علی رضایی مدیر مرکز دانشگاه ایالتی اوهایو در مدولاسیون اعصاب، یک ریز تراشه کوچک به ابعاد ۴*۴ میلیمتر را در سطح قشر حرکتی ایان بورخارت قرار داد. بورخارت ۲۶ ساله از سن ۱۹ سالگی از یک آسیب ناشی از غواصی که به فلج شدن وی منجر شده بود، رنج می برد. دکتر رضایی امیدوار بود که این تراشه با استفاده از الگوریتم های ساخته شده و یک بازوی الکتریکی بتواند ماهیچه ها را در بازو تحریک کند و با صرفنظر از نخاع آسیب دیده از افکار بوخارت برای کنترل دستان و انگشتانش استفاده کند.

دکتر رضایی می گوید: "نتایج بسیار عالی هستند و ایان اولین انسانی است که توانایی جابه جا کردن دستان و بازوهای خود را با استفاده از افکار خود داراست. او ابتدا توانست به طور تقریبی مچ و دست خود را حرکت دهد. پس از گذشت ۲ سال و نیم ،ایان به صورت چشمگیری از انتظارات ما فراتر رفت و وی قادر به انجام حرکات پیچیده ای شد که هیچ گاه تصورش را نمی کرد که یک روز بتواند آن ها را مجددا انجام دهد، مانند باز و بسته کردن سریع دستان؛ حرکت انگشتان ؛ گرفتن و نگه داشتن چیزهایی مانند فنجان، مسواک، تلفن ، کلید و کارت اعتباری؛ باز و بسته کردن یک شیشه، هم زدن یک فنجان قهوه ، ریختن مایع درون یک بطری ، نگهداشتن یک تلفن ، تغذیه و نظافت کردن و حتی انجام یک بازی ویدئویی."

یکی دیگر از نمونه های اخیر مربوط به مردی است که از ناحیه شانه به پایین فلج شده بود که با صرفنظر از نخاع آسیب دیده توانست کنترل عضلات از کار افتاده خود را بدست آورد. برای این کار، دانشمندان دو کانال از آرایه الکترودها به اندازه آسپیرین را درون قشر حرکتی او قرار دادند، و مجموعه دیگر الکترودها را به بازوی او متصل کردند. سپس با انجام چندین تمرین، و تنها با فکر کردن درباره حرکت بازو و دست، سیگنال های مغز او به پالس های الکتریکی تبدیل شده و این باعث حرکت عضلات مورد نظر در بازویش شد.

بنابراین BCI های امروزی زندگی افراد معلول را تحت تاثیر خود قرار داده اند. اما الون ماسک تصور می کند که ماشین ها فراتر از این هم خواهند رفت.

آیا هر کس می تواند از رابط های مغز-کامپیوتر استفاده کند؟

تقریبا در سال ۲۰۰۸ بود که مصرف کنندگان تمرکز خود را روی دستگاه های EEG قرار دادند و این دستگاه ها وارد آزمایشگاه و بازار شدند. هدست های NuroSky و Emotiv دوتا از اولین هدست ها بودند و هر کدام به مردم قول بازی های ویدیویی کنترل ذهن را دادند.

این روزها، دستگاه های EEG غیرتهاجمی به عنوان روشی برای نمایش سلامتی مغز بیشتر به بازار عرضه می شوند، مانند Fitbits. این دستگاه ها به دیگر دستگاه ها مانند IBrain که استیون هافکینگ در سال ۲۰۱۲ آن را امتحان کرد و Muse که داده های EEG را روی دستگاه موبایل نمایش می دهد، مرتبط هستند. اما به ندرت می توان فردی عادی را در خیابان دید که کلاه EEG به سر داشته باشد و یا سیم هایی که مربوط به BCI هست به سرش چسبیده باشد.

برای اینکه این نوع از تکنولوژی همه جا حضور داشته باشد باید محتاط تر عمل کرد، و این دقیقا همان چیزی بود که الون ماسک قصد ساختش را داشت. او قصد داشت نوعی BCI بی سیم ایجاد کند که درون مغز قرار گیرد، امواج مغزی را نشان دهد و بتواند افکار و اطلاعات را بارگذاری و دانلود کند. درمان حالت های عصبی بخشی از کار است اما در نهایت، افزایش هوش انسانی برای نجات بشریت انگیزه اصلی ماسک بود.

اگر بخواهیم از پیام های نامناسب در ذهنمان خلاص شویم. آسان ترین راه آن است که پیام های ورودی را پاک کنیم. اما مغز ممکن است بجای اینکه پیام های ورودی را پاک کند، انسان را نابود کند.

تبدیل شدن به ابرانسان

ماسک می­گوید "ما یک لایه دیجیتال سطح سوم در مفهوم کامپیوتر، تلفن و برنامه های کاربردی داریم"

او اضافه کرد:"شما می توانید یک سوال از گوگل بپرسید و بلافاصله پاسخ آن را دریافت نمایید شما می توانید به هر کتاب و هر نوع موسیقی دسترسی داشته باشید. با یک صفحه گسترده، شما می توانید محاسباتی باورنکردنی انجام دهید... شما می توانید مکالمه تصویری رایگان با فردی در تیمبوکتو داشته باشید. شما می توانید بسیاری تصاویر و ویدئو های مورد نظر خود را ثبت کنید. تصاویر متعدد بگیرید و کسانی که در عکس حضور دارند و مکانی که عکس گرفته شده را ضمیمه کنید. شما می توانید گفتمان ها و ارتباطات را با کمک شبکه های اجتماعی برای میلیون ها نفر به طور همزمان به صورت رایگان به نمایش بگذارید. این موارد ابرقدرت های باور نکردنی هستند که ریس جمهور ایالات متحده آمریکا ۲۰ سال پیش به آن ها دسترسی نداشته است."

BCI های نورولینک به صورت مستقیم لایه سوم دیجیتالی را به مغز متصل خواهند کرد- و نیازی به نوشتن فرمان ها با انگشتانتان بر روی تلفن ها، لب تاپ ها یا تبلت ها نیست؛ این ماشین ها در واقع روش های پیش روی شما خواهند بود. ولی برای این کار باید بر چه نوع چالش هایی غلبه کنیم؟ برای شروع ، شما به دستگاهی نیاز خواهید داشت که بتواند اطلاعات زیادی را به صورت بی سیم از درون مغز منتقل کند. BCI های قابلیت کاشت امروزی شامل سیم هایی هستند که از بیرون به سر می چسبند، ولی برنامه های جالبی وجود دارد که هنوز عملی نشده اند.

سال گذشته ، دانشمندان دانشگاه برکلی کالیفرنیا ایده خود را درباره اصطلاح ذره عصبی بیان داشتند ، ذره عصبی سنسورهای بسیار ریز بی سیم هستند که می توانند به درون بدن روند و در مسیر سیگنال های عصبی و عضلات حرکت کنند.

درواقع این ها مکعب های یک میلیمتری حاوی کریستال های پیزوالکتریک هستند که ارتعاشات فراصوت از بیرون بدن را به الکتریسیته تبدیل می کنند و به یک ترانزیستور پردازنده انرژی رسانی می کنند. این ترانزیستور در مقابل عصب قرار گرفته و فعالیت های الکتریکی را بسته به نوسانات ولتاژ دستگاه های فراصوت خارج از بدن برای تحلیل اندازه گیری می کند. این مکعب ها را در عضلات و در سیستم عصبی محیطی موش ها قرار داده اند، هرچند پژوهشگران امیدوارند در آینده بتوانند این روش را در سر انسان پیاده سازی کنند.

عصب شناسی به نام خوزه کارمنا که در توسعه ذره عصبی کمک شایانی نمود اکنون بیان می کند:" برای رسیدن به هدف ۵۰ میکرونی که همان مغز و سیستم مرکزی عصبی است هنوز تکنولوژیی وجود ندارد. روزی که این کار از لحاظ بالینی به اثبات برسد، آنگاه ذره عصبی جایگزین الکترودهای سیمی می شود. در آن زمان شما موفق شده اید."

چنین چیزی هنوز هم مستلزم جراحی مغز و قبول قراردادن جسمی در مغز است، بنابراین این روش هنوز باید ساده تر شود.

برای خواندن ذهن، اول باید ذهن را تغییر داد

فرض کنید مشکل بیسیم شدن BCI و مشکل پهنای باند به همراه سایر چالش های پیچیده مانند زیست سازگاری حل شود، آیا دیگر هر کس با داشتن ریزتراشه های جایگذاری شده در مغزش آرام می گیرد؟

استفاده از تراشه براساس BCI تنها چالش علمی و تکنولوژی نیست، بلکه ادراک افراد و تمایل برای تطابق با این تکنولوژی نیز خود چالش دیگریست. افراد بدون داشتن مشکلات سلامتی ممکن نیست تمایلی به گذاشتن تراشه در مغزشان داشته باشند. آن ها تصور می کنند دولت می خواهد آن ها را کنترل کند یا افکارشان را بدزدد.

بنابراین الون و گروهی از محققان شرکتش باید تمرکز خود را روی مطالعه علمی نژادها قرار دهند تا درک کنند چگونه، کی و چرا افراد از تراشه بر پایه BCI استفاده می کنند.

ابتدا ماسک تصور می کند که افراد از تکنولوژی وابسته به مغز برای درمان ناهنجاری ها مانند سکته مغزی، مشکلات حرکتی ( که در بالا اشاره شد) و دیگر مشکلات ناشی از سن مانند از دست دادن حافظه استفاده خواهند کرد. از آنجا ماسک پیش بینی می کند که چنین چیزهایی می تواند به سرعت تغییر کند.

او می گوید ما حدود هشت تا ۱۰ سال است که در حال کار روی چنین تکنولوژیی برای استفاده ی آن از افرادی که ناتوان نیستند، هستیم و هنوز قابلیت استفاده از آن برای این افراد فراهم نشده است... مهم است یادآور شویم که این موضوع به زمان بندی منظم بستگی دارد و اینکه به چه میزان دستگاه هایمان روی افراد ناتوان خوب کار می کند.

آینده چه پیش خواهد آمد؟

بیاییم در همین مسیر نگاهی به ۱۰، ۲۰، ۴۰ سال بعد بیاندازیم، زمانی که هرکس در سرش BCI دارد. چه کاری خواهیم کرد؟ ارتباط ها چگونه خواهد بود؟ آیا نیاز به صحبت کردن وجود دارد؟

اگر بخواهیم با کسی ارتباط برقرار کنیم از تله پاتی استفاده می کنیم، شما نیاز به صحبت کردن ندارید مگر زمانی که بخواهید چیزی به گفتگو اضافه کنید، اما گفتگو برخوردی مفهومی و در سطحی خواهد بود که اکنون درک آن مشکل است.

بنابراین آنچه که ماسک توضیح می دهد نوعی ارتباط کاملا متفاوت است. برای ما غیرممکن است که احساس خود را پنهان کنیم، سری که تراشه در آن قرار نگرفته باشد وجود نخواهد داشت. نیاز به تایپ با انگشتان در موبایل نیست و با همین روش می توان صحبت کرد.

همه اطلاعات و افکاری که در سر شماست شامل انواع احساسات، ایده های نیمه پخته، لحظه های زودگذر الهام گرفتن، آدرنالین، هیجان و ترس می تواند فورا به زبان های انگلیسی، فرانسوی یا زبان دیگری منتقل شوند. گذاشتن دستگاه خوانش مغز در سر می تواند راه های کاملا جدیدی برای بیان احساساتتان باز کند.

در زمان هایی مانند زمان نزدیک شدن به مرگ، برنده شدن در سوپرباول، عشق واقعی، شکست عشقی چه احساسی دارید؟ از نظر ماسک چنین چیزی در آینده نه تنها ممکن است بلکه برای بقایمان ضرورت دارد.