تحكم في السيارة بقوة الفكر: كيف تفهم الأجهزة رغباتنا بدون كلمات

التحدث مع الأقارب ولعب إحدى ألعاب الكمبيوتر والتحكم في الطرف الاصطناعي - كل هذا يمكن القيام به أيضًا

إذا كنت شخصًا مشلولًا، كل ما تحتاجه هو قوة التفكير وواجهة بين الدماغ والكمبيوتر.

كيف يعود المصابون بالشلل إلى حياتهم الطبيعية؟

يأمل جيمس جونسون أن يتمكن من الجلوس يومًا ماخلف عجلة القيادة مرة أخرى. إذا فعل ذلك، فإنه يستخدم فقط قوة أفكاره. في مارس 2017، كسر جونسون رقبته في حادث وأصيب بالشلل التام تقريبًا من الكتفين إلى الأسفل.

قدمه متخصصو إعادة التأهيل لجونسون إلىبواسطة باحثين في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) في باسادينا. تمت دعوته للانضمام إلى تجربة سريرية لواجهة الدماغ والحاسوب (BCI أو BCI).

في البداية خضع لعملية جراحية عصبية وزرع شبكتين من الأقطاب الكهربائية في القشرة الدماغية. تسجل هذه الأقطاب الكهربائية إطلاق الخلايا العصبية في الدماغ. بعد ذلك، يستخدم الباحثون الخوارزميات لفك أفكاره ونواياه. ويستخدم النظام بعد ذلك نشاط دماغ جونسون لتشغيل تطبيقات الكمبيوتر، أو لمساعدته على التحرك في اتجاه معين.

في المرة الأولى التي استخدم فيها جونسون واجهة الدماغ والحاسوب، التي تم زرعها في نوفمبر 2018، تمكن من تحريك المؤشر حول الشاشة. للقيام بذلك، كان عليك فقط التفكير في الأمر.

منذ ذلك الحين، استخدم جونسون BCI للسيطرةذراع آلية لممارسة ألعاب الفيديو وقيادة سيارة محاكاة في الواقع الافتراضي. جونسون هو واحد من 35 شخصًا تم زرع BCI في أدمغتهم على المدى الطويل. ويجري حوالي 12 مختبرًا فقط مثل هذه الدراسات، لكن هذا العدد آخذ في الازدياد.

ما مدى جودة قراءة الأجهزة للأفكار ومساعدتك على فعل ما تريد؟

على مدى السنوات الخمس الماضية، مجموعة من المهارات التييمكن استعادتها باستخدام BCI توسعت بشكل كبير. في عام 2021 فقط، وصف العلماء حالة استخدم فيها مريض ذراعًا آلية أرسلت ردود فعل حسية مباشرة إلى دماغه. وأيضا جهاز نطق صناعي لمن فقد القدرة على النطق بسبب السكتة الدماغية. ورجل يستطيع التواصل بسرعة قياسية وهو يتخيل أنه يكتب باليد.

هل يمكن استعادة الكلام؟

يقول إدوارد تشانغ، جراح الأعصاب وعالم الأعصاب في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو: "إن أحد أخطر عواقب إصابات الدماغ هو فقدان القدرة على التواصل".

في بداية العمل مع BCI ، يمكن للمشاركين التحركالمؤشر على شاشة الكمبيوتر ، يتخيل حركة أيديهم وكيف يضغطون على المفاتيح. كان هذا الاتصال القائم على المؤشر قادرًا على نقل ما يقرب من 40 حرفًا في الدقيقة ، وهو رقم قياسي تم تسجيله في عام 2017 بواسطة فريق بقيادة كريشنا شينا ، عالم الأعصاب في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا.

ثم، في عام 2021، أبلغت نفس المجموعة عن نهج جديد تمكن فيه العضو، دينيس ديجراري، من نقل ضعف عدد الشخصيات.

اقترح زميل شينوي - فرانك ويليت - على ديغرايتخيله يكتب الكلمات باليد بينما يدرس الباحثون البيانات من قشرته الحركية. واجه النظام أحيانًا صعوبة في تحليل الإشارات التي تتعلق بأحرف مشابهة بصريًا للحرف - r و n و h ، ولكن بشكل عام يمكنه التعرف بسهولة على جميع الأحرف.

أظهرت خوارزمية فك التشفير دقة تصل إلى 95٪ ، ولكن عند استخدام التصحيح التلقائي ، على غرار التصحيح الموجود في الهاتف الذكي العادي ، زادت الدقة إلى 99٪.

لكن هناك طريقة أخرى لنقل المعلومات.توصل إدوارد تشانغ ، جراح الأعصاب وعالم الأعصاب بجامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ، إلى نهج يركز على التحدث بدلاً من الكتابة. مثلما يتكون النص من أحرف فردية ، فإن الكلام يتكون من وحدات فردية تسمى الصوتيات. يوجد في اللغة الإنجليزية حوالي 50 صوتًا: يمكن الحصول على كل منها بحركة معينة في السبيل الصوتي واللسان والشفتين.

عملت مجموعة تشانغ أولاً على دراسة الجزءإن الدماغ الذي يولد الصوتيات وبالتالي الكلام هو منطقة غير مفهومة بشكل جيد تسمى القشرة الحنجرية الظهرية. أنشأ الباحثون نظام فك تشفير الكلام الذي يعرض إشارات المستخدم التي تم فك تشفيرها كنص على الشاشة. وفي عام 2021، أفادت المجموعة أن الجهاز يسمح للشخص بالتواصل باستخدام مجموعة محددة مسبقًا مكونة من 50 كلمة. وكانت السرعة 15 كلمة في الدقيقة.

في هذه الحالة ، لم يسجل العلماء بيانات منالخلايا العصبية الفردية. بدلاً من ذلك ، استخدموا أقطابًا كهربائية موضوعة على سطح القشرة الدماغية ، والتي تكشف عن متوسط ​​نشاط جميع الخلايا العصبية. الإشارات ليست دقيقة مثل تلك الواردة من الأقطاب الكهربائية المزروعة في القشرة الدماغية ، لكن الطريقة أقل توغلًا.

هل توجد مثل هذه الأجهزة في المجال العام؟

اليوم، معظم يزرعالذي يسجل نشاط الخلايا العصبية الفردية، تم إنشاؤه بواسطة Blackrock Neurotech. هم مطورو الأجهزة الطبية ومقرهم في سولت ليك سيتي. ولكن على مدى السنوات السبع الماضية، زاد الاهتمام التجاري بواجهات التواصل بين الأفراد بشكل كبير. على سبيل المثال، في عام 2016، أطلق رجل الأعمال إيلون ماسك شركة NeuraLynx في سان فرانسيسكو لتطوير جهاز مماثل. جمعت الشركة 363 مليون دولار.

رئيس مجلس إدارة شركة بلاك روك نيوروتكقال فلوريان سولزباخر إنه يريد طرح نظام BCI في السوق في غضون عام. وفي نوفمبر 2021، أطلقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA)، التي تنظم الأجهزة الطبية، عملية مراجعة سريعة لمنتجات الشركة لتسهيل طرحها في السوق. ربما ستصبح واجهتهم أول منتج ضخم في هذا المجال.

ما التالي؟

ويؤكد الخبراء أن المطورينيجب أن تعمل أجهزة BCI التجارية دون أي إشراف من الخبراء لعدة أشهر أو حتى سنوات. ومن المهم أيضًا التأكد من أن الواجهة تعمل بشكل جيد على قدم المساواة لكل مستخدم.

وأشاروا أيضًا إلى أن التقدم في التعلم الآلي سيساعد في حل المشكلة الأولى. لكن تحقيق الكفاءة العالمية بغض النظر عن المستخدم يعد مهمة أكثر صعوبة.

بالإضافة إلى ذلك ، يؤكد علماء الأخلاق على ذلكأنه يجب على المستخدمين الاحتفاظ بالسيطرة الكاملة على بيانات الجهاز. لا تستطيع التقنيات الحديثة فك رموز الأفكار الخاصة للناس ، ومع ذلك ، سيكون لدى المطورين بيانات حول جميع حوارات المستخدم ، بالإضافة إلى بيانات مهمة حول صحة عقولهم. وتجدر الإشارة إلى أن IMC هو نوع جديد من مخاطر الأمن السيبراني.

قراءة المزيد:

لقد تم اصطياده لقرون: ماذا نعرف عن كوكب فولكان المجاور للشمس

أكد الفيزيائيون تجريبيا قانون أساسي جديد للسوائل

اكتشف علماء الفلك مصدر انفجارات راديو غامضة قادمة من الفضاء