نگاهی به آینده‌ فناوری رابط مغز و رایانه_بام وطن

احتمالا 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 تا این مدت وجود دارد.

رابط مغز و رایانه چیست؟

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

بر پایه مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۳ در مجله برین اینفورم(Brain Inform) انتشار شد، یک رابط مغز و رایانه با دور زدن مسیرهای ارتباطی مرسوم برای کارهای گوناگون همانند دیدن، حرکت و گفتار، فعالیت الکتریکی مغز و دنیای بیرونی را برای تحکیم توانمندیهای 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.

گسترش اولیه رابط مغز و رایانه در واقع در دهه ۱۹۲۰ با ظهور نوارمغزی(EEG) اغاز شد که آزمایشی است که از الکترودها برای تحکیم و سپس اندازه‌گیری فعالیت الکتریکی در مغز منفعت گیری 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 می بود که کلمه «رابط مغز و رایانه» را ابداع کرد.

در طول نیم قرن تازه، رابط‌های مغز و رایانه در کاربردهای گوناگون، از ترسیم کارکرد درونی مغز گرفته تا تحکیم شناخت و توانایی‌های حرکتی انسان، کاربرد بالینی اشکار کرده‌اند. رابط‌ها حتی برای برگشت دادن تحرک فیزیکی به بیمارانی که از صدمه و بیماری رنج می‌برند، همانند مبتلایان به سکته مغزی، منفعت گیری می‌شود.

پتانسیل‌های این فناوری بسیار شوق‌انگیز است، اما همانطور که به گمان زیاد می‌توانید فکر کنید، چالش‌های به ظاهر غیرقابل حلی نیز وجود دارد که محققان این فناوری باید با آن‌ها روبرو شوند.

رابط‌های مغز و رایانه غیر تهاجمی

امکان پذیر فکر کنید که همه رابط‌های مدرن مغز و رایانه با جراحی در مغز نصب خواهد شد، اما این فناوری در واقع، بسته به این که دستگاه چه مقدار باید به ماده خاکستری کاربر نزدیک باشد، به اشکال مختلفی اراعه می‌شود. انواع کاملا غیر تهاجمی وجود دارد که همه ما با آنها آشنا هستیم، همانند نوار مغزی(EEG) و ام‌آرآی(MRI) که به سادگی فعالیت مغز را نظارت و ضبط می‌کنند. سپس، مواردی وجود دارد که به گفتن نوار مغزی اندوواسکولار «کم تهاجمی» دستبه‌بندی خواهد شد. در این روش از یک کاتتر برای رساندن الکترودها به مغز بدون نیاز به جراحی  باز مغز منفعت گیری می‌شود. کاتتر(Catheter)، یک لوله نازک، طبق معمول 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 دلنشین می‌رسد چون 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 زیاد تر توسط جمجمه و پوست سر مختل خواهد شد و رمزگشایی دقیق سیگنال‌های مغز دشوار می‌شود. رمزگشایی این سیگنال‌ها به علت وجود الگوهای عصبی پیچیده‌ی مغز که برای تفسیر قابل مطمعن به الگوریتم‌های پیچیده و منبع های 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 تاثییر می‌گذارند. خب، باید او گفت اگر فهرستی از چیزهایی که اثری ندارند نیز تهیه کنیم، فهرست مختصر‌تری خواهیم داشت. همه چیز، از آنچه که بیمار اکنون می‌بیند تا مقدار نور اتاق گرفته تا چیزی که برای ناهار خورده تا حالت عاطفی، می‌توانند بر دامنه سیگنال‌ها و پیچیدگی آنچه در حال وقوع است تاثییر بگذارند. انتخاب قطعاتی که نیاز دارید سخت است.

در همین حال، از نظر راحتی و قابلیت منفعت گیری، منفعت گیری از رابط‌های غیر تهاجمی به علت حجیم بودن الکترودها و هدست‌ها، برای زمان طویل غمگین کننده است. به همین علت 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 طور بی‌سیم،   سیگنال‌های فرمان به یک دستگاه خارجی رله می‌شود که آنها را اجرا  کند.

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

او او گفت: مردم به رابط‌های های کاشته شده به گفتن گزینه «تهاجمی» اشاره می‌کنند. مطمئنا اگر شما یک رابط را کاشت کنید، به جراحی نیز خواهید داشت و این می‌تواند یک جراحی زیاد قابل دقت باشد. از نظر 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 حس نکرد.

رابط‌های مغز و رایانه کاشته شده نیازی به تنظیمات ۱۰ تا ۲۰ دقیقه‌ای برای کار روزانه ندارند. آنها این چنین همانند 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 اراعه دهند که شبیه نحوه کارکرد کاشت حلزون امروزی است.

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

علاوه بر این، اصول اولیه این فناوری بیشتر از آنچه فکر می‌کنید وجود داشته است. چندین دهه از نصب اولین پروتزهای عصبی در انسان می‌گذرد و این عرصه 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. بعد 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 اغاز کرد و عمل جراحی را در ماه ژانویه سال ۲۰۲۴ بر روی اولین بیمار خود به آخر رساند. تنها در عرض چند ماه، نورالینک به‌روزرسانی‌ای را انتشار کرده می بود که نشان می‌داد بیمار در حال کنترل لپ‌تاپ برای بازی آنلاین فقط با مغزش است.

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

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

شرکت سینکرون(Synchron) بروکلین نیویورک، که در حال گسترش دستگاهی است که می‌تواند به طور ایمن در رگ‌های خونی مغز کاشته شود، آزمایش بالینی شش بیمار خود را سال قبل اغاز 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 نظر دیگر، شرکت بلکراک نوروتک (Blackrock Neurotech) در سالت‌لیک سیتی، یوتا مستقر است و در حال انجام آزمایش‌های انسانی برای بیشتر از دو دهه است. تا بحال هیچ گزارشی از سوی سازمان غذا و دارو تحت گفتن «زیان های جدی حوادث» برای آن انتشار نشده است.

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

چالش‌های ادامه دار

در حالی که به نظر می‌رسد رابط‌های کاشته شده، آینده‌ی این حوزه را راه اندازی دهند، اما مطمئنا با چالش‌های خاص خود همراه می باشند. به گفتن مثال، حتی رابط‌های کاشته شده، که کیفیت بالاتری از سیگنال را اراعه خواهند داد و پایداری طویل مدتی دارند، با مشکلاتی همراه می باشند. این دستگاه‌ها می‌توانند در طول زمان به علت عکس العمل‌های بافت زیستی یا خرابی‌های مکانیکی تخریب شوند و قابلیت منفعت گیری و طول عمر آن‌ها برای کاربردهای مداوم محدود شود.

رابط‌های مغز و رایانه کاشته شده این چنین بر مانع ها آموزش و کالیبراسیون مورد نیاز تسلط نمی‌کنند، که چالش مهمی برای فناوری رابط‌ها تشکیل می‌کند. همانطور که دکتر هاگینز توضیح می‌دهد، کاربران زیاد تر برای به دست آوردن کنترل موثر بر روی این دستگاه‌ها نیاز به تمرین گسترده دارند، که این فرآیند را هم زمان گیر و هم بعضی اوقات خسته کننده می‌کند.

نورالینک یک برنامه در حال گسترش برای پشتیبانی به این فرآیند دارد و به بیماران پشتیبانی 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 گسترش زیاد تر رابط‌های مغز و رایانه تشکیل می‌کند. داده‌های تشکیل شده توسط رابط‌ها از جمله احساسات، نیات و افکار ما، ذاتا شخصی می باشند و خطر جمع‌آوری ناخواسته و سوء منفعت گیری از این داده‌ها امکان پذیر افزایش یابد.

پذیرفتن رابط‌های مغز و رایانه این چنین مشکلاتی را در عرصه استقلال، رضایت و دسترسی تشکیل می‌کنند. چه چیزی مانع از آن خواهد شد که افراد ناچار به منفعت گیری از رابط‌های مغز و رایانه بر خلاف میل‌شان شوند یا بدون فهمیدن کامل عواقب رابط‌ها از آنها منفعت گیری کنند؟

هاگینز می‌گوید: هیچ چیز ترسناک‌تر از این نیست که فکر کنیم امکان پذیر 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 رابطه منفعت گیری از سیستم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی برای پشتیبانی به بیماران دارای رابط مغز و رایانه نیز صادق است. ما می‌توانیم تعداد بسیاری از عملکردهای هوش مصنوعی و رابط‌ها را با هم ترکیب کنیم، اما این نوشته به شکل گرفتن سؤالاتی شبیه منجر می‌شود: چه فردی تصمیم می‌گیرد؟ چه چیزی قرار است حرف های شود؟

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

این‌ها نگرانی‌های جدی برای آینده می باشند، حتی اگر تا این مدت تا نیاز واقعی به رویارویی با آنها فاصله بسیاری داشته باشیم.

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

او اذعان کرد: این زیاد مردم را می‌ترساند. یک بار از من پرسیده شد که آیا دولت می‌تواند افکار ما را با منفعت گیری از ماهواره‌ها بخواند؟ و من می‌گفتم، خب، می‌دانی، من در دریافت جواب درست وقتی که فردی در آزمایشگاهم نشسته است و فعالانه تلاش می‌کند به یک کلید روی صفحه‌کلید دقت کند، مشکل دارم. دلواپس نباشید که مردم افکار شما را با ماهواره‌ها بخوانند.

نگاهی به آینده‌ روشن‌تر رابط‌های مغز و رایانه

مطمئنا، محققان رابط‌های مغز و رایانه در اراعه این فناوری انقلابی به عموم مردم با چالش‌های قابل توجهی روبرو می باشند. هاگینز خاطرنشان می‌کند که همکارانش که بر روی مطالعات تحقیقاتی رابط‌های کاشته‌شده کار می‌کنند، فرآیند زیاد دقیقی را طی می‌کنند تا یقین شوند که شرکت‌کنندگان در آن مطالعات، فهمید خواهد شد که این مطرح چیست و این چنین فهمیدن واقعی از مزایا و خطرات آن دارند.

همین رفتارها به ندرت به عموم مردمی که با قولهای شگفت انگیز ربط تله‌پاتی، حافظه و یادآوری کامل، و حتی ادغام ذهن‌های انسان‌ها و رباتیک بمباران خواهد شد، تعمیم داده می‌شود.

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

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

به این علت ما به گمان زیاد در آینده‌ای قابل پیش‌بینی یادگیری کنگ فو در یک لحظه را توانایی نخواهیم کرد. اما این بدان معنی نیست که نسل بعدی این چنین نخواهد می بود. امکان پذیر راه درازی در پیش داشته باشیم، اما پایه و مبنا آن ازمایش ها آینده، امروز ساخته می‌شود و این دلیلی برای شوق‌انگیز بودن رابط‌های مغز و رایانه است.