آینده‌ی واسط‌های مغز – رایانه

برای دهه‌های متوالی، تصور می‌شد که واسط‌های مغز رایانه تنها در به انجام رساندن کارهای روزانه‌ی افراد معلول و افرادی که فلج عضو دارند، کاربری دارد؛ کارهایی مانند شانه کردن موها یا استفاده از کنترل تلویزیون، تنها با به فکر کردن به آن‌ها.

چنین ابزار رباتیکی امروزه هم یافت می‌شوند. تا کنون تعدادی از بیماران در پژوهشکده‌هایی سراسر جهان از این ابزار که به آن‌ها قدرت حرکتِ محدودی بخشیده‌اند، استفاده کرده‌اند، اما هنوز سالیان درازی در پیش است که این دستگاه‌ها تبدیل به ابزاری برای استفاده‌ی روزمره در خانه‌های مردم شوند.

دکتر Andrew Schwartz، استاد برجسته‌ی عصب‌شناسی دانشگاه Pittsburgh ، به تازگی در همایش سالانه‌ی EmTech دانشگاه MIT بیان داشت: این واسط‌ها برای این که بتوانند به صورت روزمره استفاده شوند، نیاز به چند تغییر دارند. او می گوید در حال حاضر با همکاری آزمایشگاهِ Draper، روی مدلی با این مشخصات کار می کند، اما شکست در جذب سرمایه برای پیشبرد پروژه، کار او را سخت کرده ‌است.

واسط‌های مغز-رایانه‌ی امروزی، شامل تراشه‌ها یا الکترود‌هایی هستند که درون، یا روی مغز قرار گرفته و با یک رایانه در ارتباط‌اند. این الکترود‌ها سیگنال‌های مغزی را جمع آوری کرده و آن‌ها را به کامپیوتر خارجی می‌فرستند، جایی که نرم افزارهای خاصی این سیگنال‌ها را تجزیه و تحلیل کرده، و به دستورات مورد نظر ترجمه می کند. سپس این دستورات به یک روبات، مانند یک دست رباتیک، منتقل می‌شوند تا اجرا شوند.

تراشه‌های کارگذاشته شده، که اندازه‌ی یک نخود هستند، روی پایه‌هایی که بر سر بیمار قرار گرفته‌اند (pedestals) قرار گرفته و توسط یک کابل به رایانه‌ی خارجی متصل می شوند. اندام روباتیک هم به همین رایانه متصل می‌شود. همین اتصالات طراحی دست و پا‌گیر باعث می شوند امکان استفاده از این دستگاه‌ها در خانه‌ی افراد وجود نداشته باشد.

او معتقد است برای این که به جایی برسیم که این امکان وجود داشته باشد، باید اندازه‌ی این رایانه کاهش یابد، تا بتوان آن را به صورت پرتابل استفاده کرد، و بازوی رباتیکی ساخت که بتوان آن را به یک ویلچر متصل کرد و کل این واسط را به صورت بی سیم طراحی کرد، تا بتوان پایه‌های سنگین را از روی سر بیمار برداشت.

او می گوید امیدوار است که افراد فلج بتوانند روزی از این واسط‌ها برای کنترل همه نوع شیئی استفاده کنند؛ چیزی بیش از فقط یک بازوی رباتیک. او می گوید: تصور کنید کسی با واسط‌های از راه دور، وارد خانه‌ی هوشمند خود شود و بتواند از همه ابزارآلات و وسایل موجود در این خانه، تنها با فکر کردن به آن‌ها، استفاده کند.

مشکل بزرگ اینجاست که دانش پشت این فناوری بسیار پپیچیده است. این واسط‌ها با ترجمه کردنِ کدهای عصبی (که در حقیقت الگوی فعالیت‌های عصبی درون مغز هستند) به دستورات مشخص، و سپس تبدیل آن‌ها به حرکاتِ قابل انجام، عمل می کنند. در حال حاضر، حرکاتی که با استفاده از این فناوری قابل انجام است، محدود هستند، چرا که دانشمندان هنوز اطلاعات بسیار کمی از الگوهای متفاوت فعالیت‌های سلول‌های عصبی دارند.

برای مثال، Schwartz و همکارانش موفق شدند در کنار داوطلب‌های انسانی، میمون‌ها را نیز برای استفاده از این واسط‌ها مورد آزمون قرار دهند و میمون ها نیز مانند انسان‌ها توانستند با استفاده از یک بازوی رباتیک، اشیاء را بگیرند. اما دستورات منجر به وارد کردن نیرو به اجسام، مانند کشیدن و هل دادن، پیچیده تر هستند و رایانه‌ها باید ابتدا الگوریتم‌های عصبی مورد نیاز برای این کار را یاد بگیرند.

Schwartz اضافه می کند: ما درک درستی از این قضیه نداریم که چگونه حرکت و نیرو با هم ادغام می‌شوند و به ما این اجازه را می دهند که بتوانیم بر اجسام اثر بگذاریم. لازم است دانشمندان به مطالعه‌ی بیشتر مغز بپردازند تا کشف کنند سیگنال‌های مربوط به این حرکات چه طرحی دارند.