آیا می‌توان جهان را با ذهنمان کنترل کنیم؟

عموما داستان‌ها‌ی علمی‌تخیلی می‌توانند راهنما‌ی خوبی برای آینده باشند. در فیلم Upgrade 2018، شخصیت اصلی داستان به‌نام گری تریس، با گلوله در ناحیه‌ی گردن دچار آسیب‌دیدگی می‌شود و به همسرش نیز گلوله اصابت می‌کند و می‌میرد. زمانی‌که تریس بیدار می‌شود، متوجه می‌شود همسرش را از دست داده و خود نیز فلج شده است و روی صندلی چرخ‌دار می‌نشیند. 

تریس با مداری کامپیوتری به‌نام استم (Stem) پیوند داده شده‌ است که ارون کین (هر تشابهی با ایلان ماسک، تصادفی است)، نو‌آور و مبتکر مشهور تکنولوژی، آن را طراحی کرده‌ است. درنتیجه‌ی این پیوند، تریس می‌تواند دوباره راه برود. به‌نظر می‌رسد استم هوش مصنوعی است که می‌تواند به‌نحوی با تریس صحبت کند که هیچ‌کس به غیر از خود تریس متوجه صحبت‌ها‌ی او نشود. گاهی حتی استم می‌تواند کنترل بدن تریس را به‌طور کلی به‌دست بگیرد. می‌توانید سایر داستان را خودتان حدس بزنید. 

در سال ۲۰۱۹، با اینکه دیگر چیزی به‌نام انسان نیمه‌مکانیکی، تنها جنبه‌ی نمایشی ندارد و واقعی‌تر از گذشته است، همچنان باورنکردنی به‌نظر می‌رسد. در سال ۲۰۱۲، جین شورمن به یکی از معدود انسان‌ها‌یی تبدیل شد که مغز آن‌ها با کامپیوتر در ارتباط است. تبدیل جین به انسان نیمه‌مکانیکی در راستا‌ی پروژه‌ی تحقیقاتی به رهبری جنیفر کولینگر، مهندس زیست‌پزشکی دانشگاه پیتسبورگ بوده است. آژانس پروژه‌ها‌ی تحقیقاتی پیشرفته‌ی دفاعی دولت آمریکا (Darpa) از این پروژه‌ی تحقیقاتی حمایت مالی کرده است. این زن ۵۳ ساله در حادثه‌ای فلج شده است و در سر او دو کابل متصل به جعبه‌ی شوک وجود دارد و همه‌ی این وسیله‌ها به چیزی شبیه به کنسول بازی‌ها‌ی ویدئویی متصل است. 

شورمن می‌تواند از این مغز کامپیوتری کمک بگیرد و دست رباتیک را با افکارش کنترل کند. این کنترل به‌حدی خوب انجام می‌شود که جین می‌تواند با این دست به‌راحتی شکلات بخورد. سه سال بعد او توانست هواپیما‌ی جنگی را در شبیه‌ساز کامپیوتری به‌طرز موفقیت‌آمیزی به پرواز در‌آورد. از دهه‌ی ۱۹۷۰، دارپا در پروژه‌ها‌یی از‌این‌دست سرمایه‌گذاری می‌کند و هم‌اکنون قصد دارد قدم دیگری به‌سمت دنیایی شبیه به دنیا‌ی فیلم Upgrade بردارد. هدف برنامه‌ی آینده که به‌نام تکنولوژی اعصاب بدون وابستگی به جراحی (N3) شناخته می‌شود، حذف نیاز به الکترود‌ها و کابل‌ها و جراحی مغز است.

ارتباط مغز و رایانه

با پیشرفت این تکنولوژی، افراد سالم نیز می‌توانند از آن برای سریع‌تر ارتباط برقرارکردن با ماشین‌ها استفاده کنند.

ای‌. ال. ایموندی، مدیر این برنامه، ۶ مؤسسه‌ی پیشرو در ایالات متحده را موظف به ساخت قطعه‌ای سخت‌افزاری کرده است. این قطعه شبیه کابلی است که افکار افراد را از خارج از سر آن‌ها کنترل می‌کند و می‌خواند. این کابل به‌حدی کوچک است که در کلاه بیس‌بال یا هدست جا می‌گیرد. طبق گفته‌ی ایموندی، مطابق با رویکردی که با دور‌آگاهی یا ارتباط بین مغز و رایانه در ارتباط است، این دستگاه کوچک باید دو‌جهته باشد و اطلاعات را طوری به مغز برساند که مغز توانایی درک آن‌ها را داشته باشد. 

مایکل ولمتز: تنها راهی که انسان‌ها برای تأثیر‌گذاری بر جهان دارند، بدن و ماهیچه و حس آن‌ها است

ایموندی فقط چهار سال به دانشمندان فرصت داده است این دستگاه را از مرحله‌ی آزمایشگاهی به نقطه‌ای برسانند که بتوان آن را روی انسان‌ها امتحان کرد. حتی برای عملی‌کردن ایده‌ی ایلان ماسک مبنی‌بر تغییر ارتباطات مغز و کامپیوتر به ارتباطات بی‌سیم مغز و کامپیوتر، هنوزهم باید عمل جراحی ریسک‌پذیر انجام شود تا تراشه‌ی مد‌نظر در مغز فرد تعبیه شود. ایموندی می‌گوید:

توانایی تغییر جهان اغلب در یک حرفه اتفاق نمی‌افتد. اگر بتوانیم ابزار ارتباطات مغزی غیر‌تهاجمی را بسازیم، دری به‌سوی اکوسیستم جدیدی بازکرده‌ایم که هم‌اکنون وجود ندارد.

ژاکوب رابینسون، مهندس برق و کامپیوتر دانشگاه رایس واقع در هوستون تگزاس و پژوهشگر اصلی تیم‌ها، دراین‌باره معتقد است:

رایج‌ترین کاربرد این کار برای انسان‌ها‌یی است که توانایی حرکت‌دادن دست‌وپا‌ی خود را ندارند یا در پایین تنه‌ی خود دچار بی‌حسی هستند. حالا تصور کنید بتوانیم بدون انجام عمل جراحی میان مغز و کامپیوتر ارتباط برقرار کنیم. در‌این‌صورت، کاربرد این تکنولوژی بسیار وسیع‌تر خواهد شد و حتی ممکن است افراد سالم نیز برای افزایش سرعت ارتباط با وسایل و دستگاه‌ها از این تکنولوژی استفاده کنند. 

برخی دیگر از پژوهشگران بر این عقیده هستند که دلیل جذابیت ارتباط مغز و کامپیوتر بسیار عمیق‌تر است. مایکل ولمتز، پژوهشگر هوش ماشین و انسان در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جان هاپکینز در لورل مریلند، درباره‌ی این موضوع می‌گوید:

تنها راهی که انسان‌ها برای تأثیر‌گذاری بر جهان دارند، بدن و ماهیچه و حس آن‌ها است و ما انسان‌ها در استفاده از این ابزار‌ها بسیار ماهر هستیم؛ اما محدودیتی بنیادی برای تأثیر‌گذاری ما انسان‌ها بر جهان وجود دارد و تنها راه خارج‌شدن از این محدودیت تکاملی، برقراری ارتباط مستقیم با مغز است. 

ارتباط مغز و رایانه

مغز انسان دنیایی از سیگنال‌ها را گسیل می‌کند که این تکنولوژی برای کارکرد بهتر باید بتواند آن‌ها را فیلتر کند.

با وجود محدودیت‌ها‌یی که امنیت ملی درزمینه‌ی ایجاد تحولات در تکنولوژی ایجاد کرده است، دارپا سابقه‌ی بنیان‌گذاری تکنولوژی‌ها‌یی را دارد که هر‌کدام از آن‌ها توانسته‌اند جهانی را شکل دهند که امروزه در آن زندگی می‌کنیم. پیشرفت اینترنت، GPS، دستیار‌ها‌ی مصنوعی مانند سیری اپل و هم‌اکنون هوش مصنوعی ازجمله کار‌ها‌یی هستند که به‌لطف دلار‌ها‌ی هزینه‌شده‌ی آژانس در زمینه‌ها‌ی مختلف تکنولوژی انجام شده‌اند. بودجه‌ای که برای ارتباطات مغز و کامپیوتر در نظر گرفته می‌شود، نشان می‌دهد این تکنولوژی می‌تواند جهان را تغییر دهد؛ اما فقط این نیست.

ظرفیت زیادی در پروژه‌ها‌ی مربوط به ارتباطات مغز و کامپیوتر وجود دارد و پروژه‌ی نورالینک (Neuralink) ماسک، تنها یکی از این پروژه‌ها است. شرکت‌ها‌ی تکنولوژی مهم و تأثیر‌گذار مانند اینتل نیز مشغول کار دراین‌زمینه هستند و به کسی که بتواند در این شرکت نفوذ کند، پاداش‌ها‌ی بزرگی داده می‌شود. پیش‌بینی می‌شود بازار تکنولوژی‌ها‌ی اعصاب به ارزش ۱۳/۳ میلیارد دلار (۱۰/۹۵ میلیارد پوند) باشد. 

ژاکوب رابینسون: کیفیت داده‌ها‌یی که می‌توانید انتقال دهید، ازطریق تعداد کانال‌ها محدود شده است

ارتباطات مغز و کامپیوتر امروزه فقط به‌دلیل فعالیت‌ها‌ی دانشمندان در دهه‌ی ۱۸۰۰ ممکن شده است. دانشمندان در آن زمان تلاش کردند از فعالیت‌ها‌ی الکتریکی مغز حیوانات مطلع شوند. هانس برگر، در دهه‌ی ۱۹۲۰ دستگاه ثبت امواج الکتریکی مغز به‌وسیله‌ی برق (EEEG) را برای آشکار‌سازی فعالیت‌ها‌ی مغزی انسان از بیرون جمجمه گسترش داد و این امواج را ضبط کرد. ۵۰ سال بعد، ژاک ویدال، دانشمند علم کامپیوتر در دانشگاه لس‌آنجلس کالیفرنیا (UCLA) باعث رایج‌شدن اصطلاح ارتباط مغز و کامپیوتر شد. 

پس از آن دانشمندان برای تحقق رؤیا‌ها‌ی خود باید منتظر قدرت محاسبات، هوش مصنوعی و تکنولوژی نانو می‌ماندند. در سال ۲۰۰۴، بیماری که پس از حادثه‌ای با ضربات چاقو از گردن به پایین فلج شده بود، به اولین رابط مغز و کامپیوتر پیشرفته مجهز شد. این کار باعث شد این بیمار فقط با فکر کردن بتواند با کامپیوتر پینگ‌پنگ بازی کند.

رابط مغز و رایانه

هر تکنیکی که در آن نیاز باشد با استفاده از عمل جراحی تراشه در بدن کاشته شود، تنها تا وقتی کارایی دارد که بدن تراشه را پس بزند.

با وجود این موفقیت، همچنان مشکلاتی باقی مانده‌اند. رابینسون بیان کرد:

کیفیت اطلاعاتی که می‌توانید منتقل کنید، به‌وسیله‌ی تعداد کانال‌ها محدود شده است. لازمه‌ی استفاده از رابط مغز و کامپیوتر این است که در جمجمه سوراخی ایجاد کنید تا بتوانید الکترود را مستقیما در تماس با مغز قرار دهید. زمان کارکرد دستگاه مدنظر محدود است و تا وقتی کارایی دارد که بدن آن را پس بزند. مشکل دیگر این است که اگر کارکرد دستگاه رضایت‌بخش نباشد، بیرون‌آوردن آن مشکل است. 

تیم ایموندی به‌منظور طراحی روشی برای ارتباط‌دادن مغز و کامپیوتر بدون نیاز به عمل جراحی مغز که با استفاده از آن بتوان افکار افراد را خواند و بازنویسی کرد، مشغول کار روی ترکیبی از تکنیک‌ها‌ی فرا‌صوت، میدان‌ها‌ی مغناطیسی، میدان‌ها‌ی الکتریکی و نور است. برای این کار مشکلاتی وجود دارد. ازجمله اینکه دستگاه باید فعالیت‌ها‌ی اصلی و مفید مغزی را از بین نویز‌ها‌ی دیگر ایجادشده‌ی مغز تشخیص دهد. علاوه‌بر‌این، دستگاه باید بتواند سیگنال‌ها را از بیرون جمجمه و پوست سر دریافت کند. 

دیوید بولجت، محقق اصلی تیم آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز، معتقد است:

زمانی‌که با دشواری عکس‌برداری از محیطی پراکنده‌کننده مواجه هستید، نویزی که با چند میلی‌متر حرکت در جمجمه دریافت می‌کنید، معادل نویز دریافتی با ده‌ها متر حرکت در اقیانوس و کیلومتر‌ها حرکت در اتمسفر است.

ایموندی نیز درباره‌ی این موضوع می‌گوید:

با وجود همه‌ی این مشکلات، هنوزهم بر این باور هستیم که می‌توانیم اطلاعات بسیار مفیدی دریافت کنیم.

بعضی از تیم‌ها در حال بررسی موضوعی هستند که ایموندی نام آن را جراحی کم‌تهاجم قرار داده است. وی ادامه می‌دهد:

در این روش، همچنان چیزی در بدن قرار داده می‌شود؛ اما این کار با عمل جراحی انجام نمی‌شود. 

این گفته‌ی ایموندی به این معنی است که این قطعه باید خورده یا تزریق شود یا ازطریق بینی به داخل بدن کشیده شود. یکی از تیم‌ها در حال بررسی نوعی از ذرات نانو است که این ذرات زمانی‌که به محل مورد‌نظر در مغز برسند و در آنجا قرار گیرند، مانند مبدل نانو عمل می‌کنند. این ذرات به کوچکی قطر یک تار مو‌ی انسان هستند و می‌توانند انرژی مغناطیسی خارجی را به سیگنال‌ها‌ی الکتریکی تبدیل کنند و آن‌ها را به مغز برسانند. البته این ذرات برعکس این کار را نیز انجام می‌دهند. یکی دیگر از این تیم‌ها‌ی پژوهشی، به‌دنبال استفاده از ویروس‌ها برای تزریق DNA به سلول‌ها است که با این کار سلول‌ها را برای انجام کاری مشابه کار قبلی تغییر می‌دهند.

رابط مغز و رایانه

این تکولوژی می‌تواند برای افرادی مفید باشد که در ناحیه‌ای از بدن یا تماما فلج هستند.

اگر این تکنیک‌ها به‌خوبی جواب‌گو باشند، عملکرد ارتباط کم‌تهاجم میان مغز و کامپیوتر می‌تواند به‌ خوبیِ قراردادن تراشه در بدن با استفاده از عمل جراحی باشد. پس‌از‌این، دانشمندان با چالش دریافت اطلاعات از مغز به کامپیوتر و پاسخ به آن‌ها در کسری از ثانیه مواجه هستند. ایموندی درباره‌ی این موضوع می‌گوید:

اگر بخواهید با استفاده از موس و کلیک با کامپیوتر ارتباط برقرار و پس از آن یک ثانیه صبر کنید تا کامپیوتر کاری را انجام دهد، این تکنولوژی هیچ‌گاه به سر‌انجام نمی‌رسد؛ بنابر‌این باید کاری کنیم این عملیات با سرعت بسیار بیشتری انجام شود. 

دستگاه‌ها‌ی ارتباطی مغز و کامپیوتر باید از توان تفکیک فراوان و پهنا‌ی باند کافی برخوردار باشند و علاوه‌بر‌این، تعداد کانال‌ها‌ی کافی داشته باشند تا با استفاده از آن‌ها بتوان خود انسان ناتوان را به‌ حرکت وادار کرد، نه اینکه دست رباتیکی را به‌حرکت درآورد. حتی اگر بتوانیم این کار را انجام دهیم، واقعا چطور قرار است ارتباط برقرار کنیم؟ برای برقراری ارتباط باید از کلمات استفاده یا با استفاده از عکس ارتباط برقرار کنیم؟ آیا می‌توانیم با دوستانمان حرف بزنیم یا بدهی‌ها را به‌صورت اینترنتی پرداخت کنیم؟ این تکنولوژی چقدر باید خاص هر فرد باشد؟ ازآنجاکه هنوز قوانین این کار نوشته نشده‌اند، هیچ‌کس دقیقا جواب این سؤال‌ها را نمی‌داند. 

پاتریک گنزر، همکار این پروژه از دانشگاه بتل می‌گوید:

همه‌ی رابط‌ها‌ی جدید برای اینکه به‌خوبی جا بیفتند، نیاز به تکرار دارند. تعیین میزان سختی یا آسانی استفاده از این رابط‌ها‌ی مغز و کامپیوتر به‌همین سادگی نیست. ما نمی‌خواهیم کسانی که از این وسایل استفاده می‌کنند، صد‌ها قانون را یاد بگیرند. یکی از راه‌حل‌های جالب این است که خروجی‌ها‌یی از رابط مغز و کامپیوتر کاربر دریافت کنیم و این خروجی‌ها را به دستگاه شبه‌مستقل انتقال دهیم. لزومی ندارد کاربر تک‌تک حرکات را کنترل کند؛ بلکه به‌سادگی می‌تواند فرایند حرکتی را در کامپیوتر مشخص و تنظیم کند. 

ایموندی از این هم فرا‌تر می‌رود و اعلام می‌کند:

با پیشرفت هوش مصنوعی (AI)، سیستم‌ها‌یی که در‌حال‌حاضر با یکدیگر کار می‌کنند، مستقل‌تر می‌شوند و با این کار احتمالا فقط باید بگوییم آن توپ را می‌خواهم و ربات خودش آن را می‌آورد.

ممکن است فیلم Upgrade به مشکلی اشاره کرده باشد: دقیقا چه کسی تحت‌کنترل است؟ اما کلید‌ها‌یی برای حل این مشکل وجود دارد. جنیفر کولینگر دراین‌باره‌ می‌گوید:

تا‌به‌حال، بیشتر رابط‌ها‌ی مغز و کامپیوتر توانسته‌اند با بررسی فعالیت مغزی کاربر، اطلاعات بسیار جزئی درباره‌ی کارکرد ماهیچه‌ها‌ی او به‌دست آورند؛ در‌حالی‌که ممکن است فکر کاربر این‌قدر جزئی نباشد و کلی‌تر باشد. ما در فعالیت مغزی می‌توانیم جهتی را شناسایی کنیم که کاربر قصد دارد جسمی را در راستا‌ی آن حرکت دهد. همچنین، زمان دقیق بسته‌شدن دست را تشخیص دهیم که درنتیجه‌ی این‌ها، الگو‌ی دقیقی از حرکت جسم به‌دست می‌آوریم که توانایی برداشتن جسم را به ما می‌دهد. لزومی ندارد کاربر به جهت‌ها‌ی راست و جلو و پایین فکر کند.

ارتباط مغز و رایانه

هیچ‌کدام از افرادی که بازی‌ها‌یی مانند Fortnite را انجام می‌دهند، تا‌کنون داوطلب کاشت تراشه در مغز خود نشده‌اند.

کولینگر صحبت‌هایش را این‌چنین ادامه می‌دهد:

میزان فعالیت ذهنی موردنیاز برای اجرای BCI در بین کاربران گوناگون متفاوت است؛ اما به‌طور کلی میزان این فعالیت ذهنی در استفاده از رابط‌ها‌ی مغز و کامپیوتر بدون نیاز به عمل جراحی یا غیر‌تهاجمی بیشتر است. هنوزهم باید دید آیا تکنولوژی‌ها‌ی بیرون‌آمده از N3 به کاربر اجازه‌ی چند کارهم‌زمان را می‌دهد یا خیر. 

همچنان سؤالی بنیادی‌تر وجود دارد و هنوز فرد سالمی پیدا نشده است که بخواهد از رابط‌ها‌ی مغز و کامپیوتر استفاده کند و با استفاده از آن کار‌ها‌یی مانند بازی یا خرید اینترنتی انجام دهد. بنابر‌این، هیچ‌کس نمی‌داند آیا واکنش افراد سالم به این رابط‌ها متفاوت است یا خیر یا اینکه اگر این تراشه در کلاه بیس‌بال قرار گرفته باشد، برای افراد سالم تفاوتی ایجاد می‌کند یا خیر. این کار با معضلات بسیاری مواجه است. ایموندی می‌گوید:

سودی که از این تکنولوژی به‌دست می‌آوریم باید از ریسک‌ها‌ی انجام آن بیشتر باشد؛ اما اگر قرار نباشد از این تکنولوژی برای بازیابی عملکرد از‌دست‌رفته استفاده کنید، داستان فرق می‌کند.دقیقا به‌همین‌دلیل، راهکار‌ها‌ی بدون نیاز به عمل جراحی بسیار جالب هستند. استفاده از تکنولوژی غیر‌تهاجمی و بدون نیاز به جراحی صرفا به این معنی نیست که به رابط‌ها‌ی مغزی افراد آسیبی نمی‌رسد. امواج ماکرو‌ویو غیر‌تهاجمی هستند؛ اما چندان هم مفید نیستند؛ بنابر‌این، محدودیت‌ها‌یی برای این کار وجود دارد. اگر قرار باشد با امواج فرا‌صوت کار کنید، باید در سطح خاصی از فشار قرار داشته باشید و اگر قرار باشد با میدان‌ها‌ی الکتریکی کار کنید، باید در سطوحی با توان‌ها‌ی مشخص قرار بگیرید. 

میشل ولمتز: سؤال اینجا است که در چه نقطه‌ای انسان به ضعیف‌ترین عضو سیستم‌ها‌ی کاربردی ما تبدیل می‌شود؟

در زمانی‌که هوش مصنوعی می‌تواند از هوش انسان پیشی بگیرد و خودش را تکثیر کند، شاید گسترش و پیشرفت رابط‌ها‌ی مغز و کامپیوتر بتواند به انسان کمک کند از این بحران فرضی تکنولوژی نجات پیدا کند. انسان‌ها می‌توانند از تکنولوژی استفاده کنند و با این رقبا‌ی جدید مقابله کنند. آن‌ها حتی می‌توانند خودشان را با هوش مصنوعی ترکیب کنند. این همان کاری است که ایلان ماسک درزمینه‌ی تجارت خود برای نورالینک به‌روشنی توضیح داده است. ولمتز گفت:

سیستم‌ها‌ی هوش مصنوعی ما هر روز در‌حال بهتر و بهترشدن هستند و این سؤال وجود دارد که انسان قرار است در چه نقطه‌ای به ضعیف‌ترین حلقه‌ی این سیستم‌ها تبدیل شود. برای اینکه بتوانیم با تحولات هوش مصنوعی و یاد‌گیری علم ماشین همراه شویم و از آن عقب نمانیم، باید بتوانیم با این سیستم‌ها به‌صورت مستقیم ارتباط برقرار کنیم. 

درپایان، باید بگوییم این تکنولوژی تفاوت خاصی ایجاد نمی‌کند. در انتها‌ی فیلم Upgrade، می‌بینیم استم کنترل کامل بدن و ذهن گری را به‌دست می‌گیرد. هوشیاری مکانیکی به رؤیا‌یی شیرین محدود می‌شود که در آن تریس فلج نشده و همسرش نیز زنده است.