«چه‌طور در سه سوت کنگ‌فو یاد بگیرم؟»

«تو چه چیزی رو واقعی توصیف می‌کنی؟ چیزی که بتونی لمس کنی؟ چیزی که بتونی ببینی یا مزه کنی؟ پس در این صورت واقعیت چیزیه که با سیگنال‌های الکتریکی به مغزت میرسه!»

اینها اولین جملاتی بودن که مورفیس به نئو گفت تا بتونه با ماتریکس آشناش کنه!

دنیایی در اوایل قرن بیست و دو که تحت سیطره‌ی هوش مصنوعی قرار گرفته. دنیایی که در اون آدم‌ها درون کپسول‌هایی زنده نگه داشته شدند تا از انرژی الکتریکی و گرمایی بدن‌شون برای تولید انرژی مورد نیاز ربات‌ها استفاده بشه! مثل یک باتری! ولی آدم‌ها در این جهان مثل انسان قرن بیست و یکی زندگی می‌کنند. خیابان‌ها، خونه‌ها، ماشین‌ها و زندگی تفاوتی با جهانی که می‌شناسیم نداره با این تفاوت که مورفیس میخواد نئو رو با این حقیقت روبه‌رو کنه که تمام این جهان زاییده‌ی سیگنال‌هایی الکتریکی هست که به مغز ما میرسه!

انسان‌ها احساس می‌کنند که راه میرن، لباس می‌پوشن و غذا میخورن، درحالیکه فقط درون کپسولی قرار گرفتند که در اون مغزشون به کابل‌های خارجی فرستنده‌ی این پیام‌ها وصل شده. و اینجا مورفیس از نئو میپرسه به نظرت چی واقعیه؟ چیزی که احساسش می‌کنی؟ در صورتی‌که تمام اینها فقط ناشی از ادراک مغزت هست از سیگنال‌هایی که دریافت می‌کنه! هوش مصنوعی اسم این جهان رو ماتریکس گذاشته که مورفیس بهش میگه Neural interactive simulation یا شبیه‌ساز عصبی-تعاملی!

این فیلم در آستانه‌ی شروع قرن بیست و یک ساخته میشه. زمانیکه آخرین تکنولوژی بلوتوث، فلش، واکمن و گوشی‌‌های نوکیا۸۱۱۰ بودن که اتفاقا در این فیلم هم ازشون استفاده میشه!

بعدتر فیلم‌های دیگه‌ای هم مثل eternal sunshine of the spotless mind و inception از این ایده استفاده کردن که از طریق ارتباط مغز و کامپیوتر سیگنال‌های عصبی جعلی بسازن که بتونه خاطرات رو پاک کنه یا انسان‌ها رو در مرز تصور خیال و واقعیت به فکر فرو ببره!

شاید این مقدمه برای صحبت کردن از یک تکنولوژی امروزه در خدمت بشر قرار گرفته و امید زیادی برای درمان و بهبود شرایط زندگی انسان‌ها فراهم کرده، یه کم طولانی یا حتی ترسناک و ناامید کننده به نظر بیاد ولی خب این ذات کتاب و سینماس که میتونه برای آینده ماجرا و سناریو بچینه و از علم جلو بزنه!

در همون سالهایی که احتمالا نویسنده‌ی فیلم ماتریکس داشته این ایده رو آب و تاب میداده، سالهای طلایی رشد BCI محسوب میشه!

سامانه‌های BCI یا Brain- Computer Interface به سیستم‌هایی گفته میشه که میتونن بین مغز انسان و کامپیوتر ارتباط برقرارکنن. دستورات رو از مغز بگیرن و یا پیامی رو به مغز بفرستن! مثل نئو که میتونست با نصب یه فلش درایور کنگ‌فو یاد بگیره و یا انسان‌هایی دیگه‌ای که درون کپسول تمام دنیای واقعی رو میدیدند، میشنیدن و لمس می‌کردن!

از دید نوروساینس (علوم اعصاب) در حین یادگیری کنگ‌فو مسیرهای عصبی تازه‌ای در مغز شما ساخته میشه که به مرور شما رو به بروس‌لی تبدیل می‌کنه! و این اتفاق در مغز نئو با دریافت پیام‌های الکتریکی ایجاد شد که از طریق کامپیوتر ارسال شده! روی کاغذ میشه نشون داد این پیام‌ها شامل تمام اطلاعات ادراکی هستن که مغز در طول پروسه‌ی یادگیری یک فن جمع میکنه و با تحریک نواحی مرتبط مغز میشه همون مسیرهای عصبی رو ایجاد کرد! ولی آیا این در عمل امکان‌پذیره؟ خب حداقل میتونیم بگیم خیلی مونده تا علم به اینجا برسه.

پس داستان رو یه کم ساده‌تر میکنیم. سریال star trek یک سریال علمی تخیلی بوده که از نظر معیارهای الان هم‌رده‌ی نمایش‌هایی قرار میگیره که سرصف مدرسه اجرا می‌کردیم! این سریال ساخته‌ي سال ۱۹۶۰ میلادی ( حدودای ۱۳۴۰ شمسی) هست و خب به حق هست که انتظارات‌مون رو هم در برابرش خیلی بالا نبریم! ولی نکته‌ی جالب توجه در این سریال وقتی هست که کاپیتان‌ در جنگ دچار آسیب شدید میشه. دیالوگی در خود فیلم برای توصیفش میگه: «او اصلاً قادر به حرکت نیست، جیم. ویلچری برای پاسخ به امواج مغزی او ساخته شده است. می‌تواند آن را بچرخاند، کمی به عقب و جلو حرکت دهد و از طریق یک چراغ چشمک‌زن «بله» یا «نه» بگوید. اما همین، جیم. ذهن او به اندازه ذهن من و شما فعال است، اما در یک بدن گیاهی بی فایده گیر افتاده است. او به طور مکانیکی زنده نگه داشته شده است.»

ولیچری که در این سریال برای کاپیتان ساخته شده، برای شصت‌سال پیش یک ایده‌ی تخیلی محسوب میشده ولی الان نه تنها پایه‌های علمی داره، بلکه کاملا تحقق‌پذیره. این ویلچر نمونه‌ای از سیستم‌های رابط مغز و رایانه یا BCI هست که برای افراد دچار ضایعه‌ ی نخاعی، بیماران ALS و یا افرادی که به دلایل مختلف مثل سکته، MS و ... بخشی از توانایی‌های ارادی خودشون رو از دست دادن، میتونه استفاده بشه!

علم امروزی حتی از تخیل شصت‌سال پیش انسان‌ها فراتر رفته و افراد با استفاده از سیستم‌های BCI میتونن با همدیگه چت کنن، خرید اینترنتی انجام بدن و یا به آهنگ مورد علاقه‌شون گوش کنن!

اولین بار Jacques Vidal در حدود سال ۱۹۷۰ میلادی از ترکیب BCI استفاده میکنه. قبل از اون در سال ۱۸۷۵ پزشکی به نام Richard Caton اعلام میکنه که فعالیتی الکتریکی از مغز خرگوش و میمون ثبت کرده. بعدتر در اوایل قرن بیستم فعالیت امواج مغزی انسان (EEG) ثبت میشه و این شروعی بر مطالعه روی بیماری‌ها بوده تا تفاوت فعالیت مغزی در افراد سالم و بیمار شناخته بشه. این شناخت باعث میشه که به مرور روش‌های درمانی موثری برای بیماری‌هایی مثل صرع و پارکینسون به وجود بیاد و اولین سامانه‌های BCI هم برپایه‌ی همین امواج مغزی EEG طراحی بشه. با این حال ثبت امواج مغزی مثل EEG دقت زیادی نداره! چون این امواج از بالای سطح جمجمه و لایه‌های گوشت و پوست ثبت میشن و به همین دلیل از قدرت‌شون کاسته میشه و به علاوه نمیشه به طور دقیق مشخص کرد که کجای مغز این امواج رو تولید کرده.

در طول این سالها با توسعه‌ی تکنولوژی و مطالعات گسترده‌تر روی مغز، روش‌های متفاوتی برای ثبت فعالیت مغزی پیشنهاد شده که هرکدام مزیت خاص خودشون رو برای کاربرد به خصوصی دارن. در این بین برای طراحی یک سامانه‌ي BCI که تخیلات ما رو واقعی کنه، به چه چیزی نیاز داریم؟

یک سامانه‌ی BCI باید بتونه پیام‌های عصبی تولید شده در بخش خاصی از مغز رو با دقت خوبی ثبت کنه. اون رو تحلیل کنه و اطلاعاتش رو به کامپیوتر بفرسته. در نهایت هم احتمالا بتونه نتیجه‌ی اون دستور مغزی رو به فرد نشون بده یا توسط سیگنال‌های عصبی مجدد به مغز برگردونه! بذارید یه مثال بزنم! فکر کنید تصمیم میگیرد که لیوان آب پرتقال رو از روی میز بردارین. مغزتون نیاز به تشنگی رو حس کرده و به دست پیام میده تا به سمت لیوان حرکت کنه. انگشت‌ها دور لیوان قرار میگیره. تخمینی از وزن لیوان و نیرویی که برای بلند کردنش نیاز هست به مغز میره و مغز فرمان مناسب برای انقباض عضلات معینی رو صادر میکنه. حالا شما میتونید لیوان رو بلند کنید و آب پرتقال بخورید! این کار برای کسی که نمیتونه دستش رو حرکت بده، شاید از طریق یک بازوی رباتی اتفاق بیافته. پیامی که قرار بوده به دست فرمان حرکت بده، توسط BCI ثبت میشه. بازوی مکانیکی به سمت لیوان میره. وزن لیوان رو می‌سنجه. پیام به سمت مغز میره. دستور بلند کردن صادر میشه و بازوی مکانیکی در جهت مطلوب شما و با سرعت مدنظرتون به سمت دهان مبارک حرکت می‌کنه! به این نوع سیستم‌های BCI که مسیر دوسویه از مغز به کامپیوتر و کامپیوتر به مغز رو طی می‌کنن، سیستم‌های close loop یا حلقه بسته گفته میشه که خب البته این مورد هم تا حدودی برای علم و تکنولوژی امروزی بشر قفله! بهترین سیستم‌های BCI فعلی میتونن دستورات حرکتی محدودی رو اجرا کنن یا با توجه به قصد کاربر چیزی رو در صفحه‌ی گوشی یا کامپیوتر نشون بدن! به عبارتی مسیر یک‌طرفه از مغز با کامپیوتر رو طی کنن! البته سیستم‌های معکوسی هم هستند که مثلا به فردی که تمام اعصاب محیطی رو از دست داده، تجربه‌ی لمس کردن و در آغوش کشیده شدن رو منتقل کردن! یعنی مسیری از کامپیوتر به مغز!

در مجموع برای ایجاد این مسیر ارتباطی بین مغز و کامیپوتر بهترین راه اینه که به مغز نزدیک‌تر بشیم! لایه‌های استخوان جمجمه، پوست و گوشت رو کنار بزنیم و با پیام‌ها رو با خود بافت مغز به اشتراک بذاریم! سامانه‌های BCI که به سمت این ارتباط نزدیک‌تر حرکت کردن، Invasive BCI گفته میشن که خب طبیعیه اسم این سامانه رو تهاجمی بذاری چون رسما ازت میخواد که مغزت رو باز کنی و در اختیارش بذاری! برای این نوع ثبت سیگنال‌های مغزی تراشه‌های ریزی باید درون مغز کاشته بشه که بهش ایمپلنت‌های مغزی میگن و یه اسم یه کم علمی‌ترشون میشه ECoG یا SUA

شاید فکر کنید که خب احتمالا از اینجا به بعد دوباره وارد فاز تخیلی ماجرا شدیم ولی همه‌ی اینا مقدمه‌ی معرفی شرکت‌های پیشگامی بود که در حوزه‌ی BCI به طور خاص دارن روی همین سامانه‌های BCI کار میکنن! هرکدوم یک ایده‌ای دارن برای اینکه بتونن وارد مغزتون بشن! که در ادامه درموردشون حرف می‌زنیم!

شاید اگر بعد از شصت‌سال تونستیم star trek رو واقعی کنیم، عجیب نباشه حرف زدن از اینکه تا چهل سال آینده هم با یک برنامه‌ی چند کیلوبایتی کنگ‌فو یاد بگیریم!