امواج جادویی
امواج جادویی
اشتراک گذاری:
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در email
اشتراک گذاری در print

گفتگوی جادویی میان مغز و ماشین

کنترل وسایل با کمک امواج مغزی تحقیقاتی به قدمت بیش از 40 سال

آیا Neuralink این تحقیقات را به مقصد خواهد رساند؟

آریا صبوری، مریم اصغری| برداشتن وسایل با کمک تمرکز و قدرت ذهن، فرمان دادن به ماشین ­ها فقط با یک نگاه خاص و قدرتمند و بسیاری دیگر از این داستان ­ها که در فیلم ­ها و کتاب ­های علمی و تخیلی از آن استفاده شده است بخشی از آرزوهای بشر می­ باشند. انسان هوشمند در ابتدا با تخیلات خود زندگی می­کند اما بعد از مدتی آن تخیل­ها و آرزوها تبدیل به هدف­هایی می­شوند که شب و روز برای رسیدن به آن­ها تلاش می­نماید. نمونه­های بسیاری نیز از این رویاها تا به حال به حقیقت پیوسته مانند داستان پرواز، سفر به فضا و حال رویای کنترل و هدایت ساده و سریع اجسام به کمک امواج مغزی بعد از دهه­ها تحقیق و پژوهش در حال نزدیک شدن به واقعیت است.

از مجموعه عکس های این مقاله در انتهای پست بازدید نمایید

در مغز انسان و حیوان سلول­های بسیاری وجود دارند، این سلول­ها با فرمان­های الکترو شیمیایی کار می­کنند یا به طور ساده تر بگوییم با ولتاژ و جریان خاصی تحریک شده و مانند یک کلید الکترونیکی دیجیتال روشن و خاموش می­شوند و صفر و یک تولید می­کنند که دانشمندان به آن فرمان­های بیو الکتریک می­گویند، اما هر فرمان بیوالکتریک نمی­تواند هر سلولی را روشن یا خاموش کند بلکه این فرمان­ها باید به میزان خاصی برسند تا سلول­های بخش مورد نظر از خود عکس العمل نشان دهند، همین روشن و خاموش شدن سلول­ها در بخش­های مختلف مغز عامل ارسال پیام، محاسبات و بسیاری از عملکردهای پیشرفته در مغز انسان است.

اما انسان تا به حال شناخت کاملی از مغز به دست نیاورده است، هر سلول مغز در بین شبکه­ای از سلول­ها قرار گرفته و همواره از تعداد بی­شماری از سلول­ها ورودی بیوالکتریک دریافت و به تعداد بیشماری دیگر خروجی خود را ارسال می­کند. به این شبکه پیچیده سلول­ها شبکه عصبی می­گویند، هنوز شناخت دقیقی از شبکه سلولی و عصبی حواس مانند بینایی، بویایی، شنوایی و … در دسترس نیست. اما دانشمندان با بررسی امواج بیو الکتریکی که مغز در هنگام اعمال مختلف از خود ساطع می­کند به ایده کلی برای کارکرد هر بخش از مغز دست پیدا می­کنند، هر بخش از مغز مسئولیت کنترل فرایند خاصی را بر عهده دارد، مغز انسان زمانی که انسان خواب است عملکردی متفاوت با زمان بیداری و انجام کارهای مختلف را از خود نشان می­دهد و در حین انجام فعالیت­های مختلف بخش­های خاصی از مغز امواج بیو الکتریک تولید می­کنند.

دانشمندان در گذشته با استفاده از مجموعه الکترودهایی که با عمل جراحی در بخش­های مختلف مغز انسان قرار می­گرفتند به بررسی و آشکار سازی این امواج مغزی اقدام می­کردند که امروزه آن عمل­های سخت جای خود را به کلا­ه­هایی بی­خطر و بدون نیاز به جراحی برای دریافت امواج مغزی و بررسی نحوه عملکرد آن داده است. این تحقیقات آزمایشگاهی عمری بیش از 40 سال دارد. دانشمندان برای رسیدن به مدلی از چگونگی عملکرد مغز انسان و دقت بالای محاسبات آن با استفاده از میمون که ساختار مغز آن شباهت زیادی به انسان دارد، مجموعه از الکترودهای سوزنی را در مغز حیوان با عمل جراحی کار گذاشته و امواج مغزی میمون­ها را در هنگام انجام فعالیت­هایی مانند خوردن، آشامیدن، برداشتن اشیا و … به دقت بررسی کردند، در مرحله بعد با کمک گرفتن از بازوهای رباتیک ماهر که در سر آن­ها پنجه­های رباتیکی مانند دست و انگشتان انسان با قابلیت باز و بسته شدن و حتی حرکت انگشتان قرار گرفته بود سعی کردند میمونی را که دست و پای او بر روی صندلی بسته شده است را آموزش دهند تا بتواند با کمک فرمان­های ذهنی خود و با استفاده از بازوی ر­باتیک، اشیا را بردارد و کارهایی مانند حل پازل، زدن دکمه ای خاص و … را به امید دریافت جایزه که معمولا یک خوراکی است انجام دهد. دقت کنید این بار ربات دارای پردازنده برنامه­ ریزی شده و از پیش مشخص شده برای هدایت خود نیست بلکه فرمان­های اصلی توسط سیمهایی که از سر میمون به بیرون کشیده شده است و توسط دستورات ذهنی یا همان امواج مغزی صادر می شود.( از مجموعه عکس های این مقاله در انتهای پست بازدید نمایید )

اما سوالی پیش می­آید که این امواج چه میزان توان دارند و به چه میزان ولتاژ و جریان تولید می­کنند؟ دانشمندان می­گویند این امواج که بر اثر فرایندهای شیمیایی در سلول­ها به وجود می­آیند بسیار ضعیف هستند و این ویژگی خاص الکترودها است که با مقاومت الکتریکی بسیار بالا می­توانند اختلاف پتانسیل کم ایجاد شده توسط سلول­ها را با محیط اطراف آشکار کنند. امروزه حدود 100 تا 150 میلی ثانیه زودتر از آنکه میمون یا انسان بخواهد به سمت خاصی حرکت کند سمت و سوی حرکت آن توسط این تکنولوژی قابل تشخیص است، زیرا فرمان­ها تا از مغز صادر شده، به نخاع رفته، به سیستم عصبی مثلا دست رسیده و ماهیچه ها با انقباض و انبساط شروع به اجرای فرمان نمایند حدود 150 میلی ثانیه طول می­کشد ولی در این تکنولوژی به دلیل دریافت مستقیم فرمان از مغز توسط الکترودها دانشمندان 150 میلی ثانیه جلوتر هستند.

این یافته­ ها باعث شد در طی سال­ها تحقیق، دانشمندان به طراحی کنترل­های مختلفی برای ربات­ها پرداخته و امروزه در مراکز مختلف دنیا و ایران تحقیقات بسیاری توسط دپارتمان های مهندسی پزشکی، ر­باتیک، مکاترونیک، کنترل، هوش مصنوعی و… بر روی ر­بات­ها، میمون­ها و در چند سال اخیر نمونه­های داوطلبی از بیماران مبتلا به فلج عضلانی و معلولان انجام گردد، بزرگترین مشکل چند سال اخیر در سر راه این تکنولوژِی استفاده از الکترودها است که باید با جراحی در سر قرار گرفته و سیم خارج شده از آن را به ر­بات وصل کرد به همین این فناوری هنوز قابلیت دائمی بودن و تجاری شدن را ندارد زیرا نمی­شود بیمار را با شکاف و الکترودی در بخش­های مختلف مغز به جایی فرستاد.

BrainGate technology

کتی هاتچینسون یکی از دو بیماری است که در چند سال گذشته بعد از تحمل 15 سال فلج عضلانی توانست توسط خودش به کمک الکترودهای کوچکی به اندازه یک نخود که در مغز او کار شده بازوی رباتیکی را با اموج ذهنی کنترل کند و خودش لیوان قهوه­ای را بدون کمک بنوشد. او بعد از این آزمایش لبخند زیبایی بر لب داشت و از نتیجه کار راضی بود. دکتر جان داناگ از دانشگاه Brown در مقاله­ای که در مجله نیچر به چاپ رسیده است در باره این دستگاه و روشی که BrainGate technology نامگذاری شده است می­گوید، این تکنیک جدید چند ویژگی دارد یکی اینکه ما توانستیم سنسور بسیار کوچک و مناسبتری را نسبت به الکترودهای قبلی در سر بیمار با جراحی قرار دهیم و دیگر اینکه به روش جدیدی برای آموزش بیماران به طور مثال این خانم 66 ساله برای تصور عملکرد و کنترل بازوی رباتیک دست یافتیم. البته در حال تحقیق هستیم برای اینکه بتوانیم کابل­های ارتباط بین سنسور و کامپیوتر را حذف کنیم تا بیمار بتواند در آینده به صورت بی سیم با کامپیوتر پردازنده ربات ارتباط برقرار کند. ( از مجموعه عکس های این مقاله در انتهای پست بازدید نمایید )

نمونه دیگری از این مدل تحقیقات کنترل ربات­های انسان نمایی می­باشد که توسط مغز انسان به طرف هدف­های مختلف حرکت داده می­شوند، یکی از این تیم­های تحقیقاتی در دانشگاه واشنگتن در حال تحقیق است، این تیم با کمک یک ربات انسان نمای سایز کودک و کلاهی پر از الکترود که بر روی سر یکی از پژوهشگران است و با عمل جراحی نسب نشده است بلکه به صورت یک کلاه پوشیده می­شود، با امواج مغزی ربات را برای رفتن به سمت مورد نظر خود راهنمایی می­کند.( عکس 5 )

Neuralink

در سال 2016 ایلان ماسک پروژه­ای به نام Neuralink  را با هدف برقراری ارتباط بی سیم بین مغز و ماشین بنیان گذاری کرد. بودجه­ اختصاصی برای انجام این پروژه در سال 2019 بیش از 150 میلیون دلار بود کهمبلغ 100  میلیون دلار آن را شخص آقای ماسک سرمایه گذاری کرده است. در ماه جولای سال 2019، استارتاپ Neuralink از طرحی رونمایی کرد که شامل کاشت الکترودهای بسیار نازک در مغز بود. الکترودهایی که حتی از نورون های مغزی نازک تر هستند و توسط یک ربات جراحی با استفاده از بی حسی موضعی در مغز کاشته می شوند. الکترودها با فاصله بسیار کمی از نورون های مغز قرار می‌گیرند و می‌توانند پالس­ها و دستورات نورون­ها را زیر نظر داشته باشند. تمامی این اطلاعات دریافت شده از الکترودها به تراشه ای که در پشت گوش قرار می‌گیرد، مخابره می‌شود.

اما در تاریخ 28 آگوست سال 2020، در رویدادی،  ایلان ماسک از بررسی، تحقیق و آزمایش چند ساله بر روی این پروژه رونمایی کرد. در این رویداد از جدیدترین محصول نورولینک رونمایی شد و نتایج آزمایشات بر روی دو خوک، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج کاشت نورولینک درون مغز خوکی به نام Gertrude در این کنفرانس نشان داده شد که ایمپلنت مغزی می‌تواند تمامی حرکات خوک را پیش بینی کند. همچنین عملکرد خوک دیگری به نام Dorothy نیز نشان داده شد که پیشتر از ایمپلنت نورولینک استفاده کرده  و هم اکنون این ایپملنت از مغز او خارج شده بود. ایلان ماسک اشاره کرد که Dorothy  هم اکنون سالم است و از نظر رفتاری و ظاهری تفاوتی با خوک های عادی ندارد.

علاوه بر آن از جدیدترین تراشه نورولینک رونمایی شد که نسبت به تراشه ی رونمایی شده در سال گذشته، بسیار کوچکتر بود و تقریبا پنهان به نظر می‌رسید.   

ایلان ماسک در ادامه رویداد، از مزیت­های این ایده برای افراد دارای بیماری پارکینسون و آسیب نخاع خبر داد که آنان می‌توانند به راحتی توسط Neuralink  به انجام فعالیت خود، حتی انجام بازی­های ویدیویی و کار با کامپیوتر بپردازند. دانشمندان علوم مغز و اعصاب، آزمایش­های کاشت نورولینک را بر روی تعدادی از افراد انجام داده­اند. این افراد به دلیل آسیب­های نخاعی یا شرایط عصبی مانند سکته مغزی، کنترل عملکرد بدن را از دست داده و با انجام پروژه Neuralink  بر روی این بیماران، آنها قادر بودند که اشیا کوچک مانند صفحه کیبورد را لمس و تکان دهند اما قادر به انجام کارهای پیچیده تری در حال حاضر نمی­باشند. متخصصان علوم اعصاب معتقدند اگرچه هدف  Neuralinkبرای خواندن و تحریک فعالیت مغز در انسان ایده­ای شدنی است، اما اجرای آن بر روی انسان سال ها طول می‌کشد. یکی از اهداف نوین و مهم این پروژه این است که در نهایت هوش مصنوعی با کمک چنین فناوری در کنار هوش انسان قرار گیرد. ایلان ماسک در نظر دارد تا با توسعه و پیشبرد پروژه Neuralink  به این هدف بلندپروازانه دست پیدا کند.

در ایران

در ایران هم از سال­ها قبل یکی از مراکز تحقیقاتی فعال در این بخش، پژوهشکده مهندسی و فناوری عصبی ایران در دانشگاه علم و صنعت است که با دارا بودن امکانات مجهز و اساتیدی که سال­های بسیاری در این موارد پژوهش انجام داده­ اند در حال ساخت و تحقیق برروی این مدل فناوری ­ها برای کمک به معلولان است، آزمایشگاه­هایی مانند آزمایشگاه کنترل سیستمهای عصبی و عضلانی، آزمایشگاه سیستم­های واسط مغز و کامپیوتر، آزمایشگاه مهندسی عصبی از جمله آزمایشگاه­های فعال در این مرکز می­باشند که دانشجویان ارشد و دکتری مهندسی پزشکی در آن مشغول به تحقیق می­باشند، اگر به سایت این مرکز سری بزنید نمونه­هایی از بیماران و تحقیقات در این بخش را مشاهده خواهید کرد. البته مراکز و دانشگاه­های مختلفی در ایران برروی چنین پروژه­هایی تحقیق می­کنند که هدف توسعه ابزارها یا شناخت بهتر مغز انسان را دارند یکی دیگر از این مراکز فعال هم آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز است.

این آزمایشگاه در معرفی خود چنین نوشته است که: آزمايشگاه ملّی نقشه برداری مغز به منظور پاسخگوئی به بخشی از نيازهای پژوهشی و فناوری کشور در زمينه ايجاد زيرساخت تصويربرداری و تحريک مغزی برای تحقيقات شناختی و ارائه خدمات دانش بنيان و روزامد در حوزه علوم و فناوري­های شناختی ايجاد شده است،که به صورت هيات امنايی اداره شده و يک موسسه ملّی است که در اختيار همه دانشگاه­ها و محققان کشور قرار خواهد داشت. تجهيزات مورد نياز آزمايشگاه که در طي چندين جلسه، توسط هياتی مرکب از متخصصان و اساتيد داخلی و خارجی تعيين و نسبت به سفارش و تهيه ی آن­ها اقدام گرديد؛ شامل دستگاه های تصويربرداری تشديد مغناطيسی 3 تسلا، تحريک غيرتهاجمی مغزی (TMS و TCS سازگار با MRI) ، الکتروانسفالوگرافی (شامل سیستم سازگار با MRI) و طيف نگاری کارکردی مادون قرمز نزديک (FNIRS) می­باشند. این آزمایشگاه همچنین مجهز به امکانات پیشرفته پردازش داده، تصاویر و سیگنال و همچنین ارزیابی شناختی است.

این آزمایشگاه برنامه­های متنوع آموزشی و علمی ترویجی هم برگزار می­کند که برای مخاطبان علاقمند به شناخت مغز بسیار جذاب خواهد بود. مجموعه چنین تحقیقاتی در سرتاسر دنیا شاید روزی بتواند شناخت کاملی از مغز پیچیده انسان فراهم کرده و کمک بزرگی در بهبود کیفیت زندگی بیماران باشد.

آدرس سایت پژوهشکده مهندسی و فناوری عصبی ایران :

http://www.iust.ac.ir/index.php?sid=76&slc_lang=fa

آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز:

http://nbml.ir/

آدرس سایت پروژ  Neuralink:

http://www.neuralink.com

 آدرس سایت خبر پروژه و تست سیستم BrainGait برروی یک بیمار:http://www.csmonitor.com/Innovation/Latest-News-Wires/2012/0517/Paralyzed-woman-masters-mind-controlled-robotic-arm

#مغز#ربات#رباتیک#هوش_مصنوعی#امواج#علم

تبلیغات هوشمند
درباره تکانه

مجله علم و فناوری تکانه یک مجله با رویکرد علمی و ترویجی است. این مجله هدف خود را ترویج دانش در میان عموم علاقمندان به علم و فناوری می‌داند و تلاش می‌کند با یاری جمعی از روزنامه‌نگاران علم با سابقه کشور به عنوان همکاران تحریریه خود، بتواند علاقمندان به جهان علم را با کمک علوم و فناوری‌های نوین و به روشی جذاب از آخرین رویدادها و دستاوردهای دنیای علم آگاه سازد. دوره‌های آموزشی، رویدادهای علمی و ترویجی، نشست‌های تخصصی در علومی مانند رباتیک، مکاترونیک، هوش مصنوعی، اینترنت اشیا، علوم شهروندی و… از سرفصلهای اصلی فعالیت‌های مجله تکانه است.

اینستاگرام

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *