در مورد یکی از انقلابی‌ترین فناوری‌های آینده چه می‌دانید؟

فرقی نمی‌کند وارد شدن به ماتریکس باشد یا تبدیل شدن به یک شخصیت آواتاری، اتصال مغزها به رایانه یک موضوع علمی-تخیلی است که هرگز فکر نمی‌کردیم به واقعیت تبدیل شود. اما به‌طور فزاینده‌ای، رابط‌های مغز و رایانه به حوزه‌ای جدی برای مطالعه در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی تبدیل شده‌اند و تحقیقات به سرعت به سمت آزمایش‌های انسانی واقعی حرکت می‌کند.

کد خبر: ۷۵۷۷۵۸

تاریخ: ۲۷ آبان ۱۴۰۳ - ۰۳:۰۱

به گزارش ایران اکونومیست، ‌شاید شناخته شده‌ترین رابط مغز و رایانه توسط شرکت نورالینک ایلان ماسک ساخته شده باشد. در حالی که این فناوری به افراد دارای معلولیت درجات بیشتری از آزادی و کنترل را می‌دهد و کاربردهای بالقوه‌ای در بازی و مراقبت‌های بهداشتی دارد اما چالش‌های فنی، اخلاقی و نظارتی قابل توجهی هنوز وجود دارد.

رابط مغز و رایانه چیست؟

به نقل از دیجیتال‌ترندز، بیایید از ابتدا شروع کنیم. در یک جمله، رابط مغز و رایانه دستگاه‌هایی هستند که شکاف بین سیگنال‌های الکتریکی آنالوگ مغز و دستگاه‌های دیجیتال خارجی را پر می‌کنند.

براساس مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۳ در مجله برین اینفورم(Brain Inform) منتشر شد، یک رابط مغز و رایانه با دور زدن مسیرهای ارتباطی مرسوم برای کارهای مختلف مانند دیدن، حرکت و گفتار، فعالیت الکتریکی مغز و دنیای بیرونی را برای تقویت توانایی‌های انسان در تعامل با محیط فیزیکی به هم متصل می‌کند. رابط مغز و رایانه یک کانال ارتباطی غیر عضلانی فراهم می‌کند و دریافت، دستکاری، تجزیه و تحلیل و ترجمه سیگنال‌های مغزی را برای کنترل دستگاه‌ها یا اپلیکیشن‌های کاربردی تسهیل می‌کند.

توسعه اولیه رابط مغز و رایانه در واقع در دهه ۱۹۲۰ با ظهور نوارمغزی(EEG) آغاز شد که آزمایشی است که از الکترودها برای تقویت و سپس اندازه‌گیری فعالیت الکتریکی در مغز استفاده می‌کند. با این حال، رابط‌های مغز و رایانه مدرن در دهه ۱۹۷۰ از طریق مطالعه دکتر ژاک ویدال (Jacques Vidal) از دانشگاه کالیفرنیا لس‌انجلس، با بودجه بنیاد ملی علوم و دارپا، تکامل یافتند. او اولین محققی بود که اصطلاح «رابط مغز و رایانه» را ابداع کرد.

در طول نیم قرن اخیر، رابط‌های مغز و رایانه در کاربردهای مختلف، از ترسیم عملکرد درونی مغز گرفته تا تقویت شناخت و مهارت‌های حرکتی انسان، کاربرد بالینی پیدا کرده‌اند. رابط‌ها حتی برای بازگرداندن تحرک فیزیکی به بیمارانی که از آسیب و بیماری رنج می‌برند، مانند مبتلایان به سکته مغزی، استفاده می‌شود.

پتانسیل‌های این فناوری فوق‌العاده هیجان‌انگیز است، اما همانطور که احتمالا می‌توانید تصور کنید، چالش‌های به ظاهر غیرقابل حلی نیز وجود دارد که محققان این فناوری باید با آن‌ها روبرو شوند.

رابط‌های مغز و رایانه غیر تهاجمی

ممکن است تصور کنید که تمام رابط‌های مدرن مغز و رایانه با جراحی در مغز نصب می‌شوند، اما این فناوری در واقع، بسته به اینکه دستگاه چقدر باید به ماده خاکستری کاربر نزدیک باشد، به اشکال مختلفی ارائه می‌شود. انواع کاملا غیر تهاجمی وجود دارد که همه ما با آنها آشنا هستیم، مانند نوار مغزی(EEG) و ام‌آرآی(MRI) که به سادگی فعالیت مغز را نظارت و ضبط می‌کنند. سپس، مواردی وجود دارد که به عنوان نوار مغزی اندوواسکولار «کم تهاجمی» دستبه‌بندی می‌شوند. در این روش از یک کاتتر برای رساندن الکترودها به مغز بدون نیاز به جراحی  باز مغز استفاده می‌شود. کاتتر(Catheter)، یک لوله نازک، معمولا بلند و انعطاف پذیر و ساخته شده از مواد مناسب برای کارهای پزشکی است.

رابط‌های مغز و رایانه غیر تهاجمی تکانه‌های الکتریکی مغز را از طریق جمجمه و پوست سر بیمار دریافت کرده و مستقیما به دستگاه خارجی منتقل می‌کنند. در حالی که این به نظر جذاب می‌رسد زیرا نیازی به جراحی مغز وجود ندارد اما این فناوری مملو از چالش‌ها است.

برای مثال، یکی از بزرگترین مشکلات رابط‌های خارجی، نسبت ضعیف سیگنال به نویز آنهاست. این بدان معنی است که تکانه‌های الکتریکی دریافت شده اغلب توسط جمجمه و پوست سر مختل می‌شوند و رمزگشایی دقیق سیگنال‌های مغز دشوار می‌شود. رمزگشایی این سیگنال‌ها به دلیل وجود الگوهای عصبی پیچیده‌ی مغز که برای تفسیر قابل اعتماد به الگوریتم‌های پیچیده و منابع محاسباتی قابل توجهی نیاز دارند، پیچیده‌تر می‌شود.

دکتر جین هاگینز (Jane Huggins)، مدیر آزمایشگاه رابط مستقیم مغزی دانشگاه میشیگان می‌گوید: بیایید فهرستی از چیزهایی تهیه کنیم که بر فعالیت مغز شما تاثیر می‌گذارند. خب، باید گفت اگر فهرستی از چیزهایی که تاثیری ندارند نیز تهیه کنیم، فهرست کوتاه‌تری خواهیم داشت. همه چیز، از آنچه که بیمار در حال حاضر می‌بیند تا میزان نور اتاق گرفته تا چیزی که برای ناهار خورده تا وضعیت عاطفی، می‌توانند بر دامنه سیگنال‌ها و پیچیدگی آنچه در حال وقوع است تاثیر بگذارند. انتخاب قطعاتی که نیاز دارید سخت است.

در همین حال، از نظر راحتی و قابلیت استفاده، استفاده از رابط‌های غیر تهاجمی به دلیل حجیم بودن الکترودها و هدست‌ها، برای مدت طولانی ناراحت کننده است. به همین دلیل است که ایده ایمپلنت‌های مغزی تهاجمی تبدیل به آینده‌ای شده است که این فناوری به سوی آن می‌رود.

دسترسی مستقیم به مغز

رابط‌های مغز و رایانه قابل کاشت، تکانه‌ها را مستقیما از ماده مغزی که تراشه روی آن قرار دارد دریافت می‌کنند و آنها را به دستورات تبدیل می‌کنند. سپس به صورت بی‌سیم،   سیگنال‌های فرمان به یک دستگاه خارجی رله می‌شود که آنها را اجرا  کند.

دکتر هاگینز به این موضوع اشاره می‌کند که اگرچه برخی از افراد همیشه از ایده کاشت دستگاه در مغز احساس ناراحتی می‌کنند، اما در دراز مدت، این راحت‌ترین گزینه است.

او گفت: مردم به رابط‌های های کاشته شده به عنوان گزینه «تهاجمی» اشاره می‌کنند. مطمئنا اگر شما یک رابط را کاشت کنید، به جراحی نیز خواهید داشت و این می‌تواند یک جراحی بسیار قابل توجه باشد. از سوی دیگر، هاگینز آن را به جراحی مفصل ران مصنوعی خود تشبیه می‌کند که چند سال پیش انجام داده است. او می‌گوید: نیاز به جراحی تهاجمی وجود دارد؟ بله. اما در زندگی روزمره، رابط‌ها را می‌توان به طور کامل فراموش کرد و احساس نکرد.

رابط‌های مغز و رایانه کاشته شده نیازی به تنظیمات ۱۰ تا ۲۰ دقیقه‌ای برای کار روزانه ندارند. آنها همچنین مانند رابط‌های مغز و رایانه خارجی نیازی به شارژ و تمیز کردن ندارند. هاگینز اظهار داشت که رابط‌های آینده چه کاشته شده چه خارجی می‌توانند مزایایی را ارائه دهند که مشابه نحوه عملکرد کاشت حلزون امروزی است.

اگر بتوانید الکترودهای نوار مغزی را در زیر پوست سر قرار دهید، لازم نیست هر روز آنها را بپوشید و بردارید و آنها نامرئی خواهند بود.

علاوه بر این، اصول اولیه این فناوری بیش از آنچه تصور می‌کنید وجود داشته است. چندین دهه از نصب اولین پروتزهای عصبی در انسان می‌گذرد و این زمینه با سرعتی سریع در حال گسترش است.

این ما را به جایی که امروز هستیم هدایت می‌کند. اولین بیماران، این تراشه‌های کاشته شده را تا کنون دریافت کرده‌اند. پس از یک مطالعه شش ساله و دریافت تاییدیه اداره غذا و داروی آمریکا در سال ۲۰۲۳، نورالینک کارآزمایی بالینی خود را برای اولین تراشه قابل کاشت خود آغاز کرد و عمل جراحی را در ماه ژانویه سال ۲۰۲۴ بر روی اولین بیمار خود به پایان رساند. تنها در عرض چند ماه، نورالینک به‌روزرسانی‌ای را منتشر کرده بود که نشان می‌داد بیمار در حال کنترل لپ‌تاپ برای بازی آنلاین فقط با مغزش است.

در حال حاضر، آزمایش رابط مغز و رایانه یک بیمار دوم را پیدا کرده است، در حالی که نفر اول از بازی شطرنج به بازی Civilization VI پیشرفت کرده است.

نورالینک به دلیل پر طرفدار و خبرساز بودن بنیانگذارش، تمام توجهات را به خود جلب کرده است، اما این شرکت در توسعه فناوری رابط مغز و رایانه تنها نیست.

شرکت سینکرون(Synchron) بروکلین نیویورک، که در حال توسعه دستگاهی است که می‌تواند به طور ایمن در رگ‌های خونی مغز کاشته شود، آزمایش بالینی شش بیمار خود را سال گذشته آغاز کرد. شرکت برین‌گیت (BrainGate)، یک کادر تحقیقاتی متشکل از دانشگاه‌های سراسر ایالات متحده، اولین رابط مغز و رایانه بی‌سیم و پهن باند در جهان را در سال ۲۰۲۱ کاشت. از سوی دیگر، شرکت بلکراک نوروتک (Blackrock Neurotech) در سالت‌لیک سیتی، یوتا مستقر است و در حال انجام آزمایش‌های انسانی برای بیش از دو دهه است. تاکنون هیچ گزارشی از سوی سازمان غذا و دارو تحت عنوان «مضرات جدی حوادث» برای آن منتشر نشده است.

این دستگاه‌ها، کاربران را قادر می‌سازند تا به‌طور مؤثر اعضای آسیب‌دیده را دور بزنند تا دستگاه‌های خارجی را مستقیما با افکار خود کنترل کنند و بدون وابستگی به افراد سالم، فعالیت‌های خود را انجام دهند و کیفیت زندگی خود را به میزان قابل‌توجهی بهبود بخشند. این فناوری پیش از این تعدادی از زمینه‌های تحقیقاتی از جمله سرگرمی و بازی، اتوماسیون صنعتی، آموزش و بازاریابی عصبی را متحول کرده است.

چالش‌های ادامه دار

در حالی که به نظر می‌رسد رابط‌های کاشته شده، آینده‌ی این حوزه را تشکیل دهند، اما مطمئنا با چالش‌های خاص خود همراه هستند. به عنوان مثال، حتی رابط‌های کاشته شده، که کیفیت بالاتری از سیگنال را ارائه می‌دهند و پایداری طولانی مدتی دارند، با مشکلاتی همراه هستند. این دستگاه‌ها می‌توانند در طول زمان به دلیل واکنش‌های بافت زیستی یا خرابی‌های مکانیکی تخریب شوند و قابلیت استفاده و طول عمر آن‌ها برای کاربردهای مداوم محدود شود.

رابط‌های مغز و رایانه کاشته شده همچنین بر موانع آموزش و کالیبراسیون مورد نیاز غلبه نمی‌کنند، که چالش مهمی برای فناوری رابط‌ها ایجاد می‌کند. همانطور که دکتر هاگینز توضیح می‌دهد، کاربران اغلب برای به دست آوردن کنترل موثر بر روی این دستگاه‌ها نیاز به تمرین گسترده دارند، که این فرآیند را هم وقت گیر و هم گاهی خسته کننده می‌کند.

نورالینک یک برنامه در حال توسعه برای کمک به این فرآیند دارد و به بیماران کمک می‌کند تا ذهن خود را برای کنترل بهتر دستگاه‌های دیجیتالی که پیش‌تر روی میمون‌ها آزمایش شده است، آموزش دهند.

فراتر از راحتی و هزینه، پیامدهای اخلاقی و حریم خصوصی این فناوری، چالش‌های مهمی را برای توسعه بیشتر رابط‌های مغز و رایانه ایجاد می‌کند. داده‌های تولید شده توسط رابط‌ها از جمله احساسات، نیات و افکار ما، ذاتا شخصی هستند و خطر جمع‌آوری ناخواسته و سوء استفاده از این داده‌ها ممکن است افزایش یابد.

پذیرش رابط‌های مغز و رایانه همچنین مشکلاتی را در زمینه استقلال، رضایت و دسترسی ایجاد می‌کنند. چه چیزی مانع از آن خواهد شد که افراد مجبور به استفاده از رابط‌های مغز و رایانه بر خلاف میل‌شان شوند یا بدون درک کامل عواقب رابط‌ها از آنها استفاده کنند؟

هاگینز می‌گوید: هیچ چیز ترسناک‌تر از این نیست که فکر کنیم ممکن است یک نفر دیگر به جای ما تصمیم بگیرد که یک رابط مغز و رایانه کاشته شده می‌خواهیم یا خیر و آن را به ما تحمیل کند.

همین امر در مورد استفاده از سیستم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی برای کمک به بیماران دارای رابط مغز و رایانه نیز صادق است. ما می‌توانیم بسیاری از عملکردهای هوش مصنوعی و رابط‌ها را با هم ترکیب کنیم، اما این موضوع به شکل گرفتن سؤالاتی مشابه منجر می‌شود: چه کسی تصمیم می‌گیرد؟ چه چیزی قرار است گفته شود؟

و به این سؤالات اخلاقی برمی‌گردیم. اگر فردی توانایی‌هایش رو به وخامت باشد برای مثال مشابه بیماران مبتلا به ALS، آیا تعادلی وجود دارد؟ آیا این تعادل در طول زمان تغییر خواهد کرد؟ یا من فقط می‌خواهم تسلیم شوم و به هوش مصنوعی اجازه دهم جملات من را به صورت خودکار تکمیل کند؟

این‌ها نگرانی‌های جدی برای آینده هستند، حتی اگر هنوز تا نیاز واقعی به رویارویی با آنها فاصله زیادی داشته باشیم.

هاگینز به این نکته اشاره می‌کند که یکی از بزرگترین چالش‌های آینده رابط‌های مغز و رایانه ترس و باورهای غلط است.

او اذعان کرد: این خیلی مردم را می‌ترساند. یک بار از من پرسیده شد که آیا دولت می‌تواند افکار ما را با استفاده از ماهواره‌ها بخواند؟ و من می‌گفتم، خب، می‌دانی، من در دریافت پاسخ درست زمانی که کسی در آزمایشگاهم نشسته است و فعالانه سعی می‌کند به یک کلید روی صفحه‌کلید توجه کند، مشکل دارم. نگران نباشید که مردم افکار شما را با ماهواره‌ها بخوانند.

نگاهی به آینده‌ روشن‌تر رابط‌های مغز و رایانه

مطمئنا، محققان رابط‌های مغز و رایانه در ارائه این فناوری انقلابی به عموم مردم با چالش‌های قابل توجهی روبرو هستند. هاگینز خاطرنشان می‌کند که همکارانش که بر روی مطالعات تحقیقاتی رابط‌های کاشته‌شده کار می‌کنند، فرآیند بسیار دقیقی را طی می‌کنند تا مطمئن شوند که شرکت‌کنندگان در آن مطالعات، متوجه می‌شوند که این طرح چیست و همچنین درک واقعی از مزایا و خطرات آن دارند.

همین رفتارها به ندرت به عموم مردمی که با وعده‌های خارق‌العاده ارتباط تله‌پاتی، حافظه و یادآوری کامل، و حتی ادغام ذهن‌های انسان‌ها و رباتیک بمباران می‌شوند، تعمیم داده می‌شود.

هاگینز پذیرفته است که برای دیدن پیشرفت رابط‌های مغز و رایانه در طول زندگی، کاهش انتظارات واقعا ضروری است.

او می‌گوید: فکر می‌کنم مواردی از پیشرفت در دسترس خواهد بود، فقط فکر نمی‌کنم این موارد با همه‌ی تبلیغاتی که انجام می‌شود سازگار باشد. افراد باید انتظارات واقع بینانه داشته باشند و درک کند که این یک فناوری جدید است. ما هنوز در حال یادگیری هستیم که چگونه کار می‌کند، چرا کار می‌کند، چه زمانی کار می‌کند، چه زمانی کار نمی‌کند، به چه نوع حمایتی نیاز دارد، و چند مکان می‌توانند آن را ارائه دهند.

بنابراین ما احتمالا در آینده‌ای قابل پیش‌بینی یادگیری کنگ فو در یک لحظه را تجربه نخواهیم کرد. اما این بدان معنا نیست که نسل بعدی چنین نخواهد بود. ممکن است راه درازی در پیش داشته باشیم، اما پایه و اساس آن تجربیات آینده، امروز ساخته می‌شود و این دلیلی برای هیجان‌انگیز بودن رابط‌های مغز و رایانه است.