همان‌طور که یونانیان باستان ایده‌ی پرواز را در ذهن خود داشتند، رویای امروز هم اتصال مغز به ماشین‌هاست تا به وسیله آن راهی برای یکی از آرزوهای دیرینه بشریت، یعنی زندگی جاودان بیابند.

اینکه مغز انسان تا چه حد می‌تواند به وسیله‌ی رابط مغز و کامپیوتر (BCI) به‌طور مستقیم به هوش مصنوعی، ربات‌ها و مغزهای دیگر متصل شود، هنوز تا حد زیادی دور از دسترس فناوری کنونی است. در طول ۵۰ سال گذشته، محققان مختلف در دانشگاه‌ها و مراکز و کمپانی‌های تحقیقاتی سراسر جهان، پیشرفت‌های قابل‌توجهی برای دستیابی به چنین مفهومی داشته‌اند. اخیرا ایلان ماسک (با کمپانی تازه تاسیس نورالینک -Neuralink) و برایان جانسون (کمپانی کرنل) اعلام کرده‌اند که به دنبال افزایش قابلیت‌های انسان با استفاده از فناوری رابط بین مغز و کامپیوتر هستند.

اما واقعا تا چه حد به اتصال مغزمان به فناوری‌های جدید نزدیک هستیم؟ و چنین فناوری دقیقا به چه شکلی به مغزمان متصل می‌شود؟ و اینکه این رابطه‌های مغز به کامپیوتر چگونه کار می‌کنند؟

ریشه‌های مفهوم اتصال مغز به کامپیوتر: توان‌بخشی و ترمیم

اب فتز، از پژوهشگران مرکز مهندسی عصبی حسی حرکتی (CSNE) است، او یکی از اولین پیشگامان فناوری اتصال مغز به ماشین است. او با بررسی‌های خود در سال ۱۹۶۹ (یعنی زمانی که حتی کامپیوترهای شخصی در دسترس نبودند) نشان داد که میمون‌ها می‌توانند از سیگنال‌های مغز خود یک سوزن را کنترل کنند.

بسیاری از مطالعات اخیر در زمینه‌ی رابط مغز و کامپیوتر برای بهبود کیفیت زندگی افرادی بوده‌اند که یا فلج‌اند یا اینکه دارای برخی معلولیت‌های شدید حرکتی هستند. احتمالا برخی موفقیت‌های اخیر را در اخبار خوانده یا شنیده باشید. محققان دانشگاه پیتسبورگ از سیگنال‌های ثبت شده در مغز برای کنترل یک بازوی رباتیک استفاده کردند. پژوهشگران استنفورد هم توانسته‌اند، خواسته‌های حرکتی بیماران فلج را از سیگنال‌های مغزشان به دست بیاورند و به آن‌ها امکان استفاده بی‌سیم از تبلت را بدهند.

 به همین ترتیب، برخی حس‌های محدود مجازی را می‌توان با جریان الکتریکی به داخل مغز یا سطح مغز فرستاد. اما آیا می‌توان، چنین کاری را با حس‌های اصلی همچون بینایی و شنوایی هم انجام داد. اکنون نسخه‌های اولیه‌ای از چشم های بیونیک برای افراد مبتلا به اختلال بینایی شدید به‌کار می‌روند و نسخه‌های پیشرفته‌تری هم در حال گذراندن آزمایش‌های کلنیکی (روی انسان) هستند. از سوی دیگر ایمپلنت‌های کمپانی Cochlear، تبدیل به یکی از موفق‌ترین و پرکاربردترین ایمپلنت‌های بیونیک شده‌اند. هم اکنون بیش از ۳۰۰ هزار نفر در سراسر جهان از این ایمپلنت‌های کاشت حلزونی برای شنیدن استفاده می‌کنند.

اما رابط‌های مغز و کامپیوتر دو سویه (BBCI) که می‌تواند، سیستم عصبی را تحریک کنند و سیگنال‌ها را ثبت کنند، پیچیده‌ترین نوع رابط‌های مغز و کامپیوتر محسوب می‌شوند. این نوع رابط‌ها به عنوان ابزار توان‌بخشی جدید برای افرادی که دچار آسیب مغزی و نخاعی شده‌اند، مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. یافته‌های جدید نشان می‌دهد که رابط‌های مغز و کامپیوتر دو سویه، می‌توانند برای تقویت ارتباط بین دو مغز و یا بین مغز و نخاع استفاده شوند یا برای ثبت اطلاعات مربوط به ناحیه آسیب دیده اندام فلج شده به کار روند.

با وجود تمام موفقیت‌هایی که تا به امروز به دست آمده است، شاید تصور کنید، ممکن است که رابط بین مغز و کامپیوتر، ابزار بعدی باشد که به دست مصرف‌کنندگان برسد. اما با وجود این، تمام رابط‌های مغز و کامپیوتر، تهاجمی (ایمپلنت یا کاشتنی) نیستند؛ بلکه رابط‌هایی وجود دارد که بدون نیاز به جراحی هم می‌توانند به کار بروند. این رابط‌ها معمولا بر اساس نوار مغزی کار می‌کنند و برای نشان دادن کنترل مکان‌نما، صندلی چرخ‌دار، سلاح‌های رباتیک، هواپیماهای بدون‌سرنشین، ربات‌های انسان‌نما و حتی ارتباط مغز با مغز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اما نگاه دقیقی به این رابط‌های مغز و کامپیوتر نشان می‌دهد که این فناوری هنوز راه طولانی در پیش دارد. وقتی که این رابط‌ها قادر به تولید حرکت شوند، خیلی کندتر، کم دقت‌تر و بسیار ساده‌تر از چیزی هستند که بتوانند در زندگی روزمره به کمک افراد کم توان یا فلج های حرکتی بیایند. چشم‌های بیونیک هم از لحاظ کیفیت بصری بسیار وضوحی کمی دارند و ایمپلنت‌های کاشت حلزونی هم می‌توانند اطلاعات صحبت ها و مکالمات را به خوبی انتقال دهند، اما تجربه‌ی موسیقی را به خوبی منتقل نمی‌کنند که نمی‌تواند برای بسیاری از کاربران چنین ایمپلنت‌هایی دلچسب باشد. و علاوه بر این، تمام الکترودهای چنین رابط‌هایی باید در بدن کاشته شوند، چیزی که خوشایند بسیاری از مردم نیست.

ایلان ماسک به دنبال رابط‌های مغز و کامپیوتری است که بتوانند، توانایی‌هایی انسان را افزایش دهند

سال ۲۰۰۶ بود که نخستین ربات انسان‌نما با کنترل مغزی غیر‌تهاجمی در آزمایشگاه سیستم عصبی دانشگاه واشنگتن آزمایش شد. در این مورد از رابط‌هایی استفاده شده بود که به ربات نشان می‌داد، می‌تواند چه اجسامی را بردارد و به کجا ببرد.

اما تمام این نمونه‌ها تنها در آزمایشگاه‌ها در اتاق‌هایی آرام با اجسامی مشخص بررسی شده‌اند،. این بررسی‌های فنی، تنها به قدری طولانی بودند که نشان دهند، چنین امکانی وجود دارد. به همین جهت، قابل تصور است که استفاده از چنین سیستم‌هایی با سرعت کافی و قوی در دنیای واقعی تا چه حد می‌تواند دشوار باشد. حتی اگر مشکل کاشت الکترود ها هم در میان نباشد، اینکه ذهن فرد چگونه می‌تواند بر اساس ساختار مغز خوانده شود، مسئله‌ی چالش‌برانگیز دیگری است. دانشمندان به خوبی می‌دانند که هر نورون عصبی و هزاران اتصال بین آن‌ها، شبکه‌ای عظیم را شکل می‌دهند، اما این برای مهندسی عصبی چه مفهومی دارد؟

تصور کنید، در جمعی نشسته‌اید و تلاش می‌کنید که مکالمه‌ای را پیگیری کنید که در مورد موضوعی پیچیده‌ای بین دوستانتان در حال انجام است؛ اما شما فقط اجازه دارید که به صحبت‌های یک نفر گوش دهید. در این حالت، ممکن است که بتوانید بفهمید این بحث پیچیده در مورد چه موضوعی است، اما قطعا بسیاری از جزئیات و خط ربط کلی بحث را از دست می‌دهید. از آن‌جایی که حتی بهترین ایمپلنت‌ها هم امکان گوش دادن به بخشی از مغز را فراهم می‌کنند، می‌توانیم قابلیت‌های قابل‌توجهی به دست بیاوریم، اما نمی‌توانیم کل یک مکالمه را درک کنیم.

همچنین موضوعی دیگر که می‌تواند، نوعی زبان باشد، مسئله دیگری است. نورون‌ها به وسیله‌ی یک تعامل پیچیده سیگنال‌های الکتریکی و واکنش‌های شیمیایی با هم ارتباط برقرار می‌کنند. این زبان الکترومغناطیسی را می‌توان با مدارهای الکتریکی ترجمه کرد، اما این کار هم آسان نیست. به‌عنوان مثال، وقتی ما با استفاده از محرک‌های الکتریکی با مغز صحبت می‌کنیم، در واقع داریم با لهجه‌ای غلیظ با مغز صحبت می‌کنیم. این باعث می‌شود که نورون‌ها به سختی قادر به درک محرک‌های مغزی شوند.

در نهایت، مشکل آسیب هم وجود دارد. بافت مغز بسیار نرم و انعطاف‌پذیر است. در حالی که اکثر مواد مغناطیسی، همان سیم‌هایی که به مغز متصل می‌شوند، اجرامی سخت محسوب می‌شوند. این بدان معناست که ایمپلنت‌های الکترونیکی اغلب باعث آسیب رساندن به بافت مغز و واکنش‌های ایمنی می‌شوند. شاید در آینده‌ای نزدیک بتوان از الیاف‌های زیستی انعطاف‌پذیر استفاده کرد، اما در این مورد هم هنوز نیاز به انجام آزمایش‌های زیادی است.

هماهنگ‌سازي و همسان‌سازی

با وجود تمام این چالش‌ها، ما هنوز هم در مورد آینده‌ی بیونیکی خود خوشبین هستیم. نیازی نیست که رابط‌های مغز و کامپیوتر کامل و بی‌نقص باشند. اجزای مغز ما به‌طور شگفت‌آوری سازگارند و قادر به استفاده از رابط‌ها به همان نحوی هستند که ما شیوه‌ی استفاده از ابزارهای جدید مانند رانندگی خودرو یا یک رابط لمسی را فرا می‌گیریم. به همین ترتیب، مغز می‌تواند یاد بگیرد که نوع جدیدی از اطلاعات حسی را درک کند، این حتی می‌تواند، زمانی باشد که از ایمپلنت‌های غیرتهاجمی بهره برده شده باشد، همچون پالس‌های الکترومغناطیسی. در نهایت، باور دانشمندان بر این است که رابط مغز و کامپیوتر دو سویه‌ی سازگار، می‌تواند گام موثری برای ایجاد ارتباط با نورون‌های مغز باشد. هم‌اکنون، ساختن چنین پل ارتباطی هدف محققان است.

به این ترتیب، ما می‌توانیم از موفقیت‌های اخیر در درمان هدفمند بیماری‌هایی مانند دیابت که با استفاده از ایمپلنت‌های کوچک بدون استفاده از دارو با موفقیت آزمایش شده‌اند، هیجان‌زده باشیم. از دیگر موفقیت‌های دانشمندان می‌توان به روش‌های جدید برای غلبه بر موانع زیستی و بیوشیمیایی اشاره کرد. مورد قابل توجه در این زمینه، موفقیتی است که در استفاده از تورهای عصبی قابل تزریق به دست آمده است. تورهای عصبی مبتنی بر نانوسیم‌های انعطاف‌پذیر، نورون‌های انعطاف‌پذیر و رابط‌های کربن شیشه‌ای ممکن است که به کامپیوترها امکان کاشته شدن در بدن ما را بدهد.

از ابزاری کمکی به تقویتی

کمپانی جدید ایلان ماسک، نورالینک، هدف جدیدی را دنبال می‌کند. ماسک می‌خواهد، با بهره بردن از رابط‌های مغز و کامپیوتر، گوی سبقت را از هوش مصنوعی برباید و به عبارتی ما را برای قیام ربات‌ها آماده کند. سناریویی که احتمالا به خوبی از آن خبر دارید و کارآفرین مشهور بارها نگرانی خود را از پیشی گرفتن هوش مصنوعی از انسان ابراز کرده است. او امیدوار است که مغز انسان بتواند با توانایی اتصال به‌فناوری‌های جدید، توانایی‌های خود را افزایش دهد و احتمالا این رابط‌ها به ما اجازه می‌دهد که از آینده بالقوه‌ای که در آن هوش مصنوعی به مراتب از توانایی‌های طبیعی انسان قدرتمندتر می‌شود، جلوگیری کند.

چنین هدفی شاید به نظر دور و بسیار تخیلی به نظر برسد، اما نباید این ایده را دست کم بگیریم. همین حالا هم هوش مصنوعی توانسته توانایی‌های بالقوه قابل‌توجه خود را نشان دهد. خودروهای خودران که تا همین دو دهه‌ی قبل، تنها در عرصه‌ی علمی تخیلی می گنجیدند، اکنون وارد جاده‌ها شده‌اند و از قضا، خود ایلان ماسک با کمپانی خودروسازی تسلای خود یکی از پیشگامان این عرصه است.

اتصال مغز به فناوری‌های جدید، در نهایت می‌تواند پیشرفت طبیعی ما برای افزایش توانایی‌های ما باشد، از استفاده از چرخ‌ها برای غلبه به محدودیت‌های راه رفتن روی دو پا تا ذخیره‌ی اطلاعات و خاطرات‌مان روی تبلت‌ها و ماشین‌های هوشمند دیگر، همچون کامپیوترها، تلفن‌های هوشمند و هدست‌های واقعیت مجازی، رابط‌های مغز و کامپیوتر هم زمانی که به دست مصرف‌کنندگان برسند، می‌توانند به ابزارهایی هیجان‌انگیز، خطرناک و عین حال امیدواربخش تبدیل شوند.

دانشمندان توانسته‌اند به خوبی از برخی رابط‌های مغز و کامپیوتر همچون چشم‌های بیونیک و ایمپلنت‌های کاشت حلزونی برای بهبود زندگی افراد ناتوان بهره ببرند

بنابراین، باید به خاطر داشته باشیم که در آینده‌ای نزدیک، رابط‌های مغز و کامپیوتر، فراتر از بازیابی توانایی افراد ناتوان به کار می‌روند، از این جهت، باید بسیاری از مسائل از جمله، رضایت، حفظ حریم خصوصی و هویت و غیره را در نظر بگیریم. هم‌اکنون بسیاری از متفکران، پزشکان و مهندسان به‌طور جدی به دنبال رفع چنین  مسائل اخلاقی، فردی و اجتماعی هستند تا زمینه را برای پیشرفت این زمینه‌ی نوظهور هموار کنند.