دانشمندان می توانند ذهن پرنده را بخوانند و آواز بعدی آن را پیش بینی کنند

قدم بعدی آن‌ها پیش‌بینی گفتار انسان با یک واسط مغز – کامپیوتر خواهد بود.

مدیران Silicon Valley امسال یک هدف جدید را در نظر گرفته¬اند: ایجاد یک دستگاه ذهن‌خوانی که به افراد اجازه می¬دهد تا بدون تلاش متن¬هایی را با افکارشان ارسال کنند.

در ماه آوریل، Elon Musk یک شرکت جدید و محرمانه¬ی واسط – مغز به نام "نورولینک" را معرفی نمود. مارک زاکربرگ مدیر اجرایی FaceBook هم اعلام می‌دارد که "واسط¬های مستقیم مغز در نهایت منجر به برقراری ارتباطات تنها با ذهنتان می¬شوند."

نورولینک اشاره می¬کند که 60 مهندس در حال کار روی این پروژه هستند.

این یک هدف بلند پروازانه است، و به دلایلی نتیجه¬ی آن به زودی حاصل نخواهد شد. اما حداقل برای یک فنچ راه راه با منقار نارنجی(گونه‌ای از گنجشک‌سانان)، این رویا به واقعیت نزدیک شده است.

به دلیل انجام پروژه‌ی بسیار جذاب Timothy Gentner و دانشجویانش در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیاگو که یک واسط مغز به صدای پرنده را ساخته‌اند، این امکان‌پذیر خواهد بود که آواز بعدی پرنده را در کسری از ثانیه پیش بینی کنند.

این دانشمندان در گزارشی منتشر شده در وبسایت bioRxiv اعلام کردند: "ما آواز پرنده را مستقیماً از فعالیت مغزی رمزگشایی کردیم". این تیم، که شامل متخصصینی از جمله Ezequiel Arneodo (متخصص آواز پرنده از کشور ¬آرژانتین) است، این سیستم را اولین نمونه¬ی "رمزگشای سیگنال¬های ارتباطی طبیعی پیچیده از روی فعالیت عصبی" می¬نامند. به گفته¬ی محققان، رویکردی مشابه می‌تواند منجر به پیشرفت¬هایی درباره¬ی واسط فکر به متن برای انسان ¬شود.

مغز یک پرنده¬ی آوازخوان خیلی بزرگ نیست. اما آواهای آن مشابه با گفتار انسان است، به طوری که این پرندگان به یک مورد جالب برای دانشمندان در مطالعات مربوط به حافظه و شناخت تبدیل شده¬اند. آوازهای آن‌ها پیچیده و مانند زبان انسان، قابل یادگیری می¬باشند. فنچ آواز خواندنش را از یک پرنده¬ی بزرگ‌تر می-آموزد.

Makoto Fukushima، که در NIH مشغول به کار بوده و از واسط¬های مغزی برای مطالعه¬ی صداهای ساده تر مثل زمزمه‌ها و خِرخِر‌های میمون‌ها استفاده کرده است، اشاره می¬کند که محدوده¬ی گسترده تر آواز پرندگان نشان می¬دهند که مفاهیم جدید تر دارای "اهمیت بالایی برای کاربرد در زمینه¬ی گفتار انسان" می-باشند.

واسط¬های فعلی مغز که در انسان¬ها بررسی شده¬اند عمدتاً سیگنال¬های عصبی را ردیابی می¬کنند که منعکس کننده¬ی حرکات خیالی بازوی شخص هستند، که برای حرکت یک روبات یا نشانگر مستقیم برای زمزمه¬ی آهسته‌تر حروف به کار می‌روند. بنابراین ایده¬ی استفاده از کلاه یا ایمپلنت مغزی که بتواند آنچه که شما برای گفتنش تلاش می¬کنید را پیش بینی ¬کند کمی دور از واقعیت است. اما همانطور که مطالعات جدید نشان می‌دهند ناممکن نیست. تیم USCD از الکترودهای سیلیکونی در پرندگان هوشیار برای اندازه‌گیری ارتباط الکتریکی نورون¬ها در بخشی از مغز به نام هسته¬ی حسی – حرکتی استفاده کردند، که "فرمان‌های تولید یک آواز آموخته شده‌ را شکل می¬دهند" از آن ناشی می¬شوند.

در این آزمایش از نرم افزار شبکه¬ی عصبی٬ نوعی یادگیری ماشین استفاده شد. محققان هم الگوی شروع به کار عصبی(neural firing) و هم آواز واقعی حاصل را همراه با شروع و توقف و نوساناتش وارد برنامه کردند. ایده¬ی اصلی به آموزش‌دهی نرم افزار برای مطابقت آن‌ها با یکدیگر مربوط می¬شد، که آن را "نگاشت طیف عصبی – به – آواز" نامیدند.

ابتکار اصلی این تیم به ساده‌سازی تبدیل سیگال مغز به صدای آواز با به کارگیری یک مدل فیزیکی از نحوه-ی آواز خواندن فنچ¬ها مربوط می¬شود. پرندگان مثل انسان¬ها دارای تارهای صوتی نیستند؛ بلکه، هوا را وارد یک سطح مرتعش در گلوی خود به نام سیرینکس می¬کنند.

در گزارش این تیم بیان شده آن‌ها می¬توانند آواز پرنده را از حدود ۳۰ میلی ثانیه قبل پیش بینی کنند.

آواز پرندگان در حال حاضر یک مدل پژوهشی مهم است. در نورولینک، دانشمندانی که روی پرندگان کار می‌کردند از اولین استخدام شدگان بودند. روش UCSD برای تمرکز بر تشخیص حرکات عضلانی فراتر از گفتار یک توسعه¬ی کلیدی است.

Facebook گفته است که امیدوار است افراد بتوانند مستقیماً از مغز خود 100 کلمه را در هر دقیقه تایپ کنند، و متون مورد نظر را به طور خصوصی و در هر زمان ارسال کنند. یک دستگاهی که قادر به خواندن فرمان¬های مغز شماست به عضلاتتان صداهای غیر اصلی (گفتار خاموش) را می¬فرستد که فراتر از خواندن افکار است.

Gentner و تیم او امیدوارند که فنچ¬هایشان چنین کاری را امکان پذیر سازند. آن‌ها گزارش کردند: "ما یک واسط مغز – ماشین را برای یک سیگنال ارتباطی پیجیده با استفاده از یک مدل حیوانی برای گفتار انسان ارائه دادیم". آن‌ها همچنین افزودند "رویکرد ما زمینه¬ی ارزشمندی را برای دستگاه¬های مصنوعی گفتار فراهم می¬کند". به بیان دیگر، ما به رویای نوشتن متن از فرمان‌های مغزمان نزدیکتر می¬شویم.