چه اطلاعاتی در مورد یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های آینده دارید؟

، شاید معروف‌ترین رابط مغز و رایانه به دست شرکت نورالینک، تحت سرپرستی ایلان ماسک ایجاد شده باشد. این فناوری به افراد دارای ناتوانی، آزادی و کنترل بیشتری فراهم می‌آورد و قابلیت‌های بالقوه‌ای را در زمینه‌های بازی و مراقبت‌های بهداشتی ارائه می‌دهد، اما هنوز با چالش‌های فنی، اخلاقی و نظارتی مهمی روبرو هستیم.

رابط مغز و رایانه چیست؟

طبق اطلاعات دیجیتال‌ترندز، بیایید از اصول آغاز کنیم. در ساده‌ترین بیان، رابط‌های مغز و رایانه ابزارهایی هستند که فاصله بین سیگنال‌های الکتریکی آنالوگ مغز و دستگاه‌های دیجیتالی خارجی را پر می‌کنند.

بر اساس پژوهش منتشرشده در سال ۲۰۲۳ در مجله برین اینفورم (Brain Inform)، رابط مغز و رایانه از طریق دور زدن مسیرهای ارتباطی رایج برای ویژگی‌هایی چون دیدن، حرکت و گفتار، فعالیت الکتریکی مغز و محیط خارج را برای تقویت توانایی‌های انسان در تعامل با دنیای فیزیکی یکپارچه می‌کنند. این رابط‌ها کانالی غیر عضلانی برای دریافت، دستکاری، تحلیل و ترجمه سیگنال‌های مغزی فراهم می‌آورند تا امکان کنترل دستگاه‌ها یا اپلیکیشن‌های کاربردی را تسهیل کند.

توسعه ابتدایی رابط‌های مغز و رایانه در واقع به دهه ۱۹۲۰ برمی‌گردد که نوارمغزی (EEG) به عنوان یک آزمایش بکار رفت که از الکترودها برای تقویت و سپس اندازه‌گیری فعالیت الکتریکی در مغز بهره می‌برد. با این حال، رابط‌های مدرن در این حوزه به‌واسطه تحقیقات دکتر ژاک ویدال (Jacques Vidal) در دهه ۱۹۷۰ و با حمایت بنیاد ملی علوم و دارپا، پیشرفت کردند. او نخستین فردی بود که عبارت «رابط مغز و رایانه» را به کار برد.

طی نیم قرن گذشته، این رابط‌ها در زمینه‌های متعدد، از شبیه‌سازی عملکرد داخلی مغز تا تقویت ظرفیت‌های شناختی و حرکتی انسان، به کاربردهای بالینی رسیدند. این فناوری حتی برای بازگرداندن تحرک فیزیکی به بیمارانی که از صدمات و بیماری‌ها رنج می‌برند، مثلاً مبتلایان به سکته مغزی، مورد استفاده قرار گرفته است.

پتانسیل‌های این فناوری واقعاً مهیج به نظر می‌رسند، اما همان‌طور که می‌توانید حدس بزنید، مشکلات به ‌ظاهری حل‌نشدنی نیز وجود دارد که پژوهشگران این حوزه باید با آن‌ها مقابله کنند.

رابط‌های مغز و رایانه غیر تهاجمی

شاید تصور کنید که تمامی رابط‌های مدرن مغز و رایانه باید با جراحی به مغز وصل شوند، اما این فناوری در واقع به شکل‌های مختلفی بسته به نیاز به نزدیکی دستگاه به ماده خاکستری کاربر تولید می‌شود. ما نمونه‌های کاملاً غیر تهاجمی داریم که به راحتی برای همه شناخته شده‌اند، مانند نوار مغزی (EEG) و ام‌آرآی (MRI) که به سادگی فعالیت مغز را زیر نظر و ثبت می‌کنند. سپس نمونه‌هایی وجود دارند که به عنوان نوار مغزی اندوواسکولار «کم تهاجمی» شناخته می‌شوند، جایی که از کاتتری برای انتقال الکترودها به مغز بدون انجام جراحی باز مغز استفاده می‌شود. کاتتر (Catheter) معمولاً یک لوله نازک، بلند و انعطاف‌پذیر است که از مواد مناسب برای استفاده پزشکی ساخته شده است.

رابط‌های مغز و رایانه غیر تهاجمی سیگنال‌های الکتریکی مغز را از طریق جمجمه و پوست سر بیمار دریافت و به دستگاه‌های خارجی منتقل می‌کنند. در حالی که این روش جذاب به نظر می‌آید چون نیازی به جراحی مغز ندارد، اما این فناوری چالش‌های خاص خود را نیز دارد.

برای مثال، یکی از بزرگترین مشکلات رابط‌های خارجی، نسبت ضعیف سیگنال به نویز آن‌هاست. این بدان معناست که سیگنال‌های الکتریکی دریافت شده اغلب به‌وسیله جمجمه و پوست سر مختل می‌شوند و تحلیل دقیق سیگنال‌های مغز به چالشی تبدیل می‌شود. رمزگشایی این سیگنال‌ها به علت الگوهای پیچیده عصبی مغز که برای تحلیل معتبر به الگوریتم‌های پیچیده و منابع محاسباتی قابل توجهی نیاز دارند، دشوار است.

دکتر جین هاگینز (Jane Huggins)، مدیر آزمایشگاه رابط مستقیم مغزی دانشگاه میشیگان می‌گوید: بیایید فهرستی از عواملی که بر فعالیت مغز شما تأثیر می‌گذارند تهیه کنیم. خوب است بگوییم اگر فهرستی از چیزهایی که تأثیری ندارند نیز تهیه کنیم، آن فهرست بسیار کوتاه‌تر خواهد بود. همه چیز، از آنچه که بیمار می‌بیند تا شدت نور اتاق، رژیم غذایی، و حالت احساسی او می‌تواند بر دامنه سیگنال‌ها و پیچیدگی آنچه در حال وقوع است تأثیر بگذارد. انتخاب قطعات مورد نیاز کار آسانی نیست.

در عین حال، در زمینه راحتی و قابلیت استفاده، استفاده از رابط‌های غیر تهاجمی به دلیل حجم الکترودها و هدست‌ها، می‌تواند برای مدت طولانی ناخوشایند باشد. بنابراین، ایده ایمپلنت‌های مغزی تهاجمی به یک آینده تبدیل شده است که این فناوری به سوی آن حرکت می‌کند.

دسترسی مستقیم به مغز

رابط‌های مغز و رایانه قابل کشت، سیگنال‌ها را به‌طور مستقیم از بافت مغزی که تراشه روی آن نصب شده، دریافت کرده و آن‌ها را به دستورات تبدیل می‌کنند. سپس این سیگنال‌ها به صورت بی‌سیم به یک دستگاه خارجی منتقل می‌شود تا دستورات را اجرا کند.

دکتر هاگینز اشاره می‌کند که اگرچه برخی افراد همیشه از ایده کاشت دستگاهی در مغز خود احساس ناراحتی می‌کنند، اما در درازمدت، این روش راحت‌ترین گزینه خواهد بود.

او می‌گوید: مردم به رابط‌های کاشته شده به عنوان گزینه «تهاجمی» نگاه می‌کنند. قطعاً اگر شما یک رابط را بکارید، احتمالاً نیاز به یک عمل جراحی خواهید داشت که ممکن است جراحی بزرگی باشد. اما از سوی دیگر، هاگینز آن را مشابه جراحی مفصل ران مصنوعی که سال‌ها پیش انجام داده، می‌داند. او می‌گوید: آیا نیاز به یک جراحی تهاجمی وجود دارد؟ بله. اما در زندگی روزمره، وجود این رابط‌ها به‌طور کامل فراموش می‌شود و حس نمی‌شود.

رابط‌های مغز و رایانه کاشته شده نیاز به تنظیمات ۱۰ تا ۲۰ دقیقه‌ای برای استفاده روزانه ندارند. همچنین این رابط‌ها همچون رابط‌های خارجی نیازی به شارژ و تمیز کردن ندارند. هاگینز بیان کرد که رابط‌های آینده چه کاشته‌شده و چه خارجی می‌توانند مزایایی ارائه دهند که مشابه نحوه عملکرد کاشت حلزون‌های امروزی باشد.

اگر امکان داشته باشد که الکترودهای نوار مغزی را زیر پوست سر نصب کنیم، دیگر نیازی نخواهد بود که هر روز آن‌ها را بپوشیم و برداریم و این الکترودها نامرئی خواهند شد.

علاوه بر این، اصول اولیه این فناوری بسیار فراتر از آنچه تصور می‌کنید، پیشرفت کرده است. چندین دهه از اولین پیوندهای عصبی در انسان‌ها گذشته و این زمینه به سرعت در حال توسعه است.

اکنون به نقطه‌ای رسیده‌ایم که اولین بیماران این تراشه‌های ایمپلنتی تا کنون را دریافت کرده‌اند. پس از یک مطالعه شش ساله و تایید از سوی اداره غذا و داروی آمریکا در سال ۲۰۲۳، نورالینک کارآزمایی بالینی نخستین تراشه قابل کشت خود را آغاز کرده و در ژانویه ۲۰۲۴، فرآیند جراحی را بر روی اولین بیمار خود به پایان رساند. تنها چند ماه بعد، نورالینک به‌روزرسانی را منتشر کرد که نشان می‌داد بیمار می‌تواند لپ‌تاپ را تنها با امواج مغزی خود برای بازی آنلاین کنترل کند.

در حال حاضر، آزمایش بر روی رابط مغز و رایانه یک بیمار دوم را نیز شناسایی کرده است که در آن بیمار از بازی شطرنج به بازی Civilization VI تغییر رویه داده است.

نورالینک به خاطر پرطرفدار بودن و حواشی بنیان‌گذار آن، تمام توجهات را به خود جلب کرده است، اما این کمپانی در زمینه توسعه فناوری رابط مغز و رایانه تنها نیست.

شرکت سینکرون (Synchron) در بروکلین نیویورک که در حال توسعه دستگاهی برای کاشت ایمن در رگ‌های خونی مغز است، سال گذشته آزمایش‌های بالینی خود را آغاز کرد. همچنین شرکت برین‌گیت (BrainGate)، تیمی از پژوهشگران از دانشگاه‌های مختلف ایالات متحده، نخستین رابط بی‌سیم و عریض مغز و رایانه در جهان را در سال ۲۰۲۱ پیاده‌سازی کرد. از سوی دیگر، شرکت بلکراک نوروتک (Blackrock Neurotech) که در سالت‌لیک سیتی، یوتا واقع شده، به مدت بیش از دو دهه در حال انجام آزمایش‌های انسانی است و تاکنون گزارشی از سوی سازمان غذا و دارو مبنی بر «مضرات جدی حوادث» منتشر نشده است.

این دستگاه‌ها به کاربران اجازه می‌دهند که به‌طور مؤثر بر اعضای آسیب‌دیده غلبه کرده و دستگاه‌های خارجی را به طور مستقیم با افکار خود کنترل کنند و از وابستگی به افراد سالم رها باشند و کیفیت زندگی خود را به طرز قابل‌توجهی بهبود بخشند. این فناوری باعث تحول برخی زمینه‌های تحقیقاتی از جمله سرگرمی و بازی، اتوماسیون صنعتی، آموزش و بازاریابی عصبی شده است.

چالش‌های همیشگی

در حالی که به نظر می‌رسد رابط‌های کاشته‌شده آینده این حوزه را نمایان می‌سازند، اما قطعاً با چالش‌های خاص خود همراه هستند. به عنوان مثال، حتی رابط‌های کاشته شده که کیفیت سیگنال بهتری ارائه می‌دهند و از پایداری طولانی‌مدتی برخوردارند، می‌توانند در طول زمان به دلیل واکنش‌های بافت زیستی یا خرابی مکانیکی دچار تخریب شوند و دوام و قابلیت استفاده آن‌ها برای کاربردی مکرر محدود گردد.

رابط‌های مغز و رایانه کاشته شده همچنین نمی‌توانند از موانع آموزشی و کالیبراسیون ضروری غلبه کنند، که چالش مهمی برای این فناوری محسوب می‌شود. به گفته دکتر هاگینز، کاربران اغلب برای بدست آوردن کنترل مؤثر بر این دستگاه‌ها به تمرین قابل توجهی نیاز دارند، که این فرآیند را هم زمان‌بر و هم گاهی خسته‌کننده می‌کند.

نورالینک برنامه‌ای را در حال توسعه دارد که به بیماران در طی این فرآیند کمک می‌کند و آن‌ها را برای کنترل بهتر دستگاه‌های دیجیتالی که پیش‌تر بر روی میمون‌ها آزمایش شده‌اند، آموزش می‌دهد.

علاوه بر راحتی و هزینه، پیامدهای اخلاقی و حریم خصوصی این فناوری چالش‌های مهمی را برای پیشرفت بیشتر رابط‌های مغز و رایانه ایجاد می‌کند. داده‌های تولید شده توسط این رابط‌ها که شامل احساسات، نیت و افکار ما می‌شوند، به طور طبیعی خصوصی هستند و احتمال جمع‌آوری ناخواسته و سوءاستفاده از این داده‌ها نیز ممکن است افزایش یابد.

پذیرش رابط‌های مغز و رایانه همچنین مشکلاتی را در مسئله استقلال، رضایت و دسترسی به بار می‌آورد. چه چیزی می‌تواند مانع از این شود که افراد مجبور به استفاده از رابط‌های مغز و رایانه بر خلاف خواست خود شوند یا بدون درک کامل از عواقب آن‌ها، از این رابط‌ها بهره‌برداری کنند؟

هاگینز می‌گوید: هیچ چیز ترسناک‌تر از این نیست که فرض کنیم ممکن است فرد دیگری تصمیم بگیرد که آیا ما نیاز به یک رابط مغز و رایانه کاشته‌شده داریم یا خیر و آن را به ما تحمیل کند.

این موضوع در مورد بهره‌گیری از سیستم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی برای یاری‌رسانی به بیماران دارای رابط‌های مغز و رایانه نیز صدق می‌کند. ما می‌توانیم بسیاری از عملکردهای هوش مصنوعی و رابط‌ها را با هم ترکیب نماییم، اما این به بروز پرسش‌های مشابهی می‌انجامد: چه کسی مسئول تصمیم‌گیری است؟ چه چیزی قرار است بیان شود؟

و ما دوباره به همین سؤالات اخلاقی برمی‌گردیم. اگر فردی توانایی‌هایش رو به افول 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 که جملات من را به‌صورت خودکار تکمیل کند؟

این‌ها دغدغه‌های جدی برای آینده هستند، حتی اگر هنوز از نیاز واقعی برای روبه‌رو شدن با آن‌ها فاصله زیادی داشته باشیم.

هاگینز به این موضوع اشاره می‌کند که یکی از بزرگترین چالش‌های پیش‌رو برای رابط‌های مغز و رایانه، ترس و باورهای نادرست است.

او اذعان می‌کند: این موضوع بسیاری از افراد را می‌ترساند. یک‌بار از من پرسیدند که آیا دولت می‌تواند افکار ما را با استفاده از ماهواره‌ها بخواند؟ و من در پاسخ گفتم، خوب، می‌دانی که من در دریافت پاسخ دقیق زمانی که کسی در آزمایشگاه من نشسته و سعی می‌کند بر یک کلید صفحه‌کلید تمرکز کند، با مشکل مواجه هستم. بنابراین نگران نباشید که کسی بخواهد افکار شما را با ماهواره‌ها بخواند.

نگاهی به آینده‌ای روشن‌تر برای رابط‌های مغز و رایانه

قطعا پژوهشگران حوزه رابط‌های مغز و رایانه با چالش‌های چشمگیری در ارائه این فناوری انقلابی به جامعه روبرو هستند. هاگینز خاطرنشان می‌کند که همکارانش که در زمینه مطالعات تحقیقاتی رابط‌های کاشته‌شده کار می‌کنند، فرآیندی بسیار دقیق را طی می‌کنند تا از درک کامل شرکت‌کنندگان از آنچه در حال وقوع است و همچنین شفافیت درباره مزایا و خطرات آن اطمینان حاصل کنند.

این نوع رفتارها به ندرت به عموم مردمی که با وعده‌های شگفت‌انگیز ارتباط تله‌پاتی، حافظه و یادآوری کامل و حتی ادغام ذهن‌های انسان‌ها با فناوری بمباران می‌شوند، تعمیم داده می‌شود.

هاگینز اذعان دارد که برای مشاهده پیشرفت‌های رابط‌های مغز و رایانه در طول زندگی، ضروری است که انتظارات کاهش یابد.

او گفت: من اعتقاد دارم مواردی از پیشرفت قابل دستیابی خواهند بود، اما به نظر نمی‌رسد که این موارد با تمام تبلیغات موجود در مطابقت باشند. افراد باید انتظارات واقع‌بینانه‌ای داشته باشند و درک کنند که این فناوری نوظهور است. هنوز در حال یادگیری هستیم که چگونه کار می‌کند، چرا و چه زمانی مؤثر است و چه وقت مؤثر نیست، چه نوع حمایتی لازم دارد و در چه مکان‌هایی می‌تواند به‌کار گرفته شود.

بنابراین احتمالاً در آینده نزدیک، ما تجربه یادگیری کنگ‌فو در یک آن را نخواهیم داشت. اما این بدان معنا نیست که نسل‌های آینده چنین تجربه‌هایی نخواهند داشت. ممکن است مسیر طولانی‌ای در پیش داشته باشیم، اما پایه و اساس تجربیات آینده در حال حاضر شکل می‌گیرد و این دلیلی برای هیجان‌انگیز بودن تکنولوژی‌های رابط مغز و رایانه است.