تاریخچه‌ی مختصر از واسط مغز و کامپیوتر

واسط مغز و کامپیوتر(BCI) سیستمی است که تبادل داده را به صورت مستقیم بین مغز و دستگاه های الکترونیکی فراهم می کند. به این ترتیب می توان داده ها را به دستگاه خارجی هدایت کرد و همچنین آن ها را از دستگاه ها دریافت کرد. اگرچه فناوری BCI عمدتا در زمینه های پزشکی و نظامی مورد استفاده قرار می گیرد، اما با گذشت زمان موارد استفاده از آن در حال گسترش هستند.

نویسنده: امیررضا جهانی

اولین تحقیقات BCI در مورد انسان در دهه 1960 انجام شده است. در این مطالعه، توانایی کنترل ماشین اسلاید به روش الکتروانسفالوگرافی (EEG) برای افراد فراهم شده، که امواج مغزی را اندازه گیری می کند. این مطالعه آغاز یک تحقیق کامل شناخته می شود چراکه در آن زمان هنوز BCI شناخته نشده بود. تولد واقعی اصطلاح “واسط مغز و کامپیوتر” در دهه 1970 اتفاق افتاد.

تاریخچه واسط مغز و کامپیوتر

در این مدت، تحقیقات BCI بیشتر بر بهبود عملکردهای حسی و حرکتی از دست رفته متمرکز شده است. تحقیقات بر روی کاشت حلزون برای رفع کمبود شنوایی، اندام مصنوعی برای بیمارانی که اندام خود را به دلیل تصادف یا قطع عضو از دست داده اند و بسیاری دیگر از روش های درمانی مورد بررسی قرار می گیرد. بعداً، این ایده پدیدار شد که از BCI را نه تنها برای “توانمندسازی” بلکه برای “تقویت” نیز می توان استفاده کرد. علاوه بر این، ارتش شروع به نشان دادن علاقه خود به این فناوری کرده است. ایالات متحده با بودجه هنگفت نظامی خود سهم بزرگی در توسعه این رشته داشته است. بنابراین، در این مقاله، ما ترجیح می دهیم بیشتر بر تحقیقات BCI که در ایالات متحده آمریکا انجام می شود تمرکز کنیم.

در ایالات متحده ، اولین نهادی که از نظر نوآوری در سطح علمی-تخیلی و تحقیقات آینده به ذهن خطور می کند، DARPA (آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی) می باشد. DARPA موسسه ای است که بودجه را برای ابتکارات کارآفرینی اختصاص می دهد تا تحقیقات خود را انجام دهد و همچنین در طی این مدت، بودجه بسیاری از پروژه ها و تحقیقات انقلابی، از جمله اینترنت را تأمین کرده است. اکنون یکی از بزرگترین حامیان مالی و پشتیبان BCI می باشد.

امروزه، به لطف پیشرفت فناوری BCI:

اندامهای پروتز چند منظوره را می توان برای افرادی که اندام خود را از دست داده اند ایجاد کرد.
این می تواند فرصت ارتباطی را برای افراد مبتلا به بیماری هایی مانند ALS (که یک نوع سندرم می باشد) را فراهم کند.
افراد می توانند با توجه به عملکردهای شناختی خود مانند مراقبه، یادگیری و یادآوری، پشتیبانی شوند.
همچنین به افراد می توان توانایی کنترل انواع وسایل الکترونیکی خارجی را ارائه داد.
حتی دستگاه های ساخته شده توسط بشر، می توانند جهت ایجاد آسیب برای اندام های حسی مورد استفاده قرار بگیرند.

مواردی که می توان با فناوری 2018 به دست آورد، بسیار پیشرفته هستند. جدا از این، تحولات پیش بینی شده برای آینده BCI به شرح زیر است:

انتقال داده دو طرفه: فناوری امروز در انتقال داده از انسان به ماشین تخصصی تر شده است. با حل مشکل انتقال داده دو طرفه، داده ها از ماشین به مغز انسان منتقل می شوند و برنامه های کاملاً بسته حلقه BCI توسعه می یابد. برنامه های فعلی BCI می توانند به طور قطع بازخورد سمعی و یا بصری را به مردم ارائه دهند. هدف این است که یک گام جلوتر برداریم.
تحریک قشر بینایی و شنوایی: هدف در اینجا ایجاد یک حس شنوایی و بینایی مصنوعی با سیگنال هایی است که مستقیماً به مغز، بدون مانیتور و هدفون ارسال می شوند. خبر خوب این است که گام های موفقی در آزمایشات حیوانی برداشته شده است.
انتقال سیگنال با ثبات و قدرت بیشتر: بزرگترین مشکل EEG، EMG و روش های اندازه گیری مشابه، این است که به دلیل سطح تفکیک پذیری و وضوح پایین، دستیابی به اطلاعات به همراه تجزیه و تحلیل این سیگنال ها آسان نیست.
استفاده از دستگاه های الکترونیکی خارجی: اگرچه امروزه این موضوع محدود است، اما برنامه های BCI مانند کنترل هواپیماهای بدون سرنشین در دسترس هستند. هدف این است که چنین فرصت هایی را در آینده افزایش داد.
انتقال اطلاعات بین مغزها: تله پاتی توسط این فناوری امکان پذیر می باشد.

همانطور که مشاهده می شود ، اکنون از BCI برای اهداف پزشکی استفاده می شود، اما نقشی که در رابطه با BCI برای آینده پیش بینی می شود، شامل استفاده از افراد سالم نیز می باشد. با به وجود آمدن صفحه لمسی، نوآوری و فرصت زیادی برای تعامل با دستگاه های الکترونیکی بدست آمد. چه کسی می داند چه نوع برنامه های مختلفی با استفاده از BCI به عنوان یک روش کاملاً جدید تعاملی در انتظار ما است!

در اینجا برخی از برنامه های BCI با بودجه DARPA آورده شده است:

حضور از راه دور

تاریخچه واسط مغز و کامپیوتر

Telepresence کلمه ای است که با ترکیب پیشوند “Tele” به معنای “از راه دور” و کلمه Presence”” به معنای “حضور” شکل گرفته است. می توان آن را به عنوان “حضور از راه دور” تفسیر کرد. دلیل اصلی علاقه ارتش به این مسئله امکان تولید تجهیزات نظامی است که امکان کنترل از راه دور با مغز را فراهم می کند. برخی از مطالعات مربوط به حضور از راه دور وجود دارد. در نتیجه یک مطالعه در دانشگاه مینه سوتا، برنامه ای ساخته شده است که توسط آن می توان با 90 درصد موفقیت، یک هواپیمای بدون سرنشین را کنترل کرد.

دریافت اطلاعات از مکانی بدون حضور در آنجا و یا کنترل دستگاه از راه دور به عنوان یک فناوری بسیار جالب در زندگی ما جای خواهد گرفت.

ساخت اسکلت و تقویت رباتیک

تاریخچه واسط مغز و کامپیوتر

این فناوری همچنین دارای اهدافی جهت افزایش پتانسیل سیستم حرکتی دستگاه هایی است که توسط افراد پوشیده می شود. این در واقع یک فناوری است که سال ها در حوزه علمی-تخیلی مدل سازی و به مردم ارائه می شود. در دنیای هالیوود و همچنین بازی های ویدیویی نمونه های بسیار خوبی از تقویت ربات ها است که می توان آن ها عنوان کرد. از چنین تجهیزاتی می توان برای حرکت و استفاده از نیرو در سطح فوق بشری استفاده کرد. اسکلت ها یا زره های خارجی را می توان توسعه داد ، تا مشت را با کشف الگوی حرکت از روی نیت تقویت کند و خیلی بالاتر بپرد. اسکلت ها یا زره های خارجی را می توان به گونه ای توسعه داد، تا با کشف الگوی حرکتی از روی اراده ذهن تقویت شوند.

درمان آسیب ها

تاریخچه واسط مغز و کامپیوتر

در ابتدای مقاله، ما در مورد چگونگی ایجاد گزینه های جایگزین (و در صورت امکان گزینه های بهبود یافته) توسط فناوری BCI، برای اندام های آسیب دیده اشاره کرده ایم. از آنجا که در این زمینه هنوز به نقطه ای نهایی نرسیده ایم، تحقیقات و توسعه همچنان ادامه دارد.

گفتار خاموش

تاریخچه واسط مغز و کامپیوتر

هدف این برنامه این است که افراد بتوانند در سطح زبان گفتاری و بدون صدا ارتباط برقرار کنند. زمینه های زیادی برای افراد دارای اختلال گفتاری، برای سربازانی که باید سکوت کنند یا برای افراد سالم که می خواهند از این نوع فن آوری استفاده کنند وجود دارد. این تئوری، فقط با شرط سکوت در هنگام فکر کردن، این قول را می دهد که نقشی چون سیری، کورتانا و دستیار Google انجام دهد. مطالعه MIT’s AlterEgo خلاصه ای از نقطه کنونی این فناوری می باشد.