https://virgool.io/feed/@sajedeh.aghababaei97 fa 2026-06-19 05:50:22 https://files.virgool.io/upload/users/125406/avatar/2EyKDx.jpeg?height=120&width=120 https://virgool.io/@sajedeh.aghababaei97 https://virgool.io/@sajedeh.aghababaei97/%D9%BE%D8%B1%D8%AF%D9%87-%D8%A8%D8%B1%D8%AF%D8%A7%D8%B4%D8%AA%D9%86-%D8%A7%D8%B2-%D8%A8%D8%B2%D8%B1%DA%AF-%D8%B1%D8%A7%D9%87-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%B0%D8%A7%D8%AA%DB%8C-%D9%85%D8%BA%D8%B2-fd8t9awx9nh0 یکی از فیلم‌هایی که به نویسنده‌اش حسودیم میشه، سریال Black Mirror هست. این حسادت فقط به خاطر کشش داستانی نیست، هر قسمت سریال به تنهایی ایده های داره که می‌شه ساعت‌ها درموردش صحبت کرد. یکی از بحث‌برانگیزترین قسمت‌هایی که مورد توجه مخاطب‌های زیادی هم قرار گرفت، قسمت آخر فصل ۱ بود. در این قسمت با شروع داستان میفهمیم چیپ‌ست‌هایی به بازار اومده که به آدم‌ها امکان ثبت دقیق تمام جزئیاتی که میبینن، می‌شنون و تجربه می‌کنن رو میده. به عبارتی این چیپ‌ست مثل یک دوربین فیلم‌برداری همه چیز رو از زاویه‌ی دید فرد ضبط و در فولدرهایی به ترتیب ذخیره می‌کرد که میشه با اونها تمام لحظات رو بارها با جزئیات دقیق مرور کرد و یا حتی روی پرده‌ی نمایش برای بقیه‌ی آدم‌ها پخش کرد! بیش از این از ماجرای داستان چیزی نمیگم ولی این ایده برای سال ۲۰۱۶ چیزی بیش‌تر از یک داستان علمی-تخیلی محسوب نمیشده. ولی الان؟ یه جورایی میشه شونه‌ها رو بالا انداحت و گفت: چرا که نه! میتونه واقعی باشه!black mirror season 1 episode 3: The Entire History of You پیازداغ ماجرا وقتی بیشتر میشه که بگم سال ساخت این سریال مصادف شده با تاسیس دو شرکت بزرگ BCI! یعنی شرکت‌های سینکرون (Synchron) و نورالینک (Neuralink).در پست‌های قبلی گفتیم که BCI دقیقا چیه و اولین سامانه‌ی BCI چه‌طور برای یک انسان مورد استفاده قرار گفته. بعدتر هم از اولین نمونه‌های بالینی و تحقیقاتی در مرکز تحقیقاتی BrainGate و شرکت نوراتک (Black rock Neurotech) در سال‌های ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۲ صحبت کردیم.سال ۲۰۱۶ با ورود رسمی شرکت‌های سینکرون و نورالینک، نقطه‌ی عطفی در طراحی و توسعه‌ی سامانه‌های BCI رقم میخوره.همون‌طور که گفتیم تا قبل از این پایه‌ی اصلی سامانه‌های BCI استفاده از الکترود‌های Utah بود و شرکت نوراتک همچنان هم به عنوان اصلی‌ترین شرکت طراحی و ساخت این الکترودها شناخته میشه. (برای اطلاعات بیشتر این پست رو بخونید)به نوعی بعد از سال‌ها تست و مطالعه این مدل الکترودها جواب خودشون رو پس دادن و جامعه‌ی پزشک‌ها، مهندس‌ها و نوروساینتیست‌ها نتایج گزارش شده از این الکترود‌ها رو به رسمیت می‌شناسن. ولی کارگذاری این الکترود‌ها جراحی‌های تخصصی و هزینه‌بری داره. به علاوه که هنوز ساز و کاری برای بی‌سیم بودن این سامانه معرفی نشده و فردی که از این سامانه‌ها استفاده میکنه باید با کابلی به دستگاه وصل باشه! این یعنی که این سامانه نمیتونه وارد زندگی معمولی و روزانه‌ی همه‌ی افراد بشه و در حد واحد‌های پر زرق و برق تحقیق و توسعه‌ باقی می‌مونه!اینجاست که رقبا با ایده‌های جدیدتری از راه می‌رسن! توماس آگزلی در سال ۲۰۱۸ در یک سخنرانی Ted ایده‌اش رو توضیح میده. ایده‌ای که میشه شعار اصلی شرکت سینکرون: پرده برداشتن از بزرگ‌راه‌های ذاتی مغز!A digital spinal cord that streams your thoughts | Thomas Oxley | TEDxSydney 2018آگزلی توضیح میده که بعد از گذشت ده سال از طراحی اولین سامانه‌ی BCI برای انسان، این تکنولوژی هنوز نتونسته راهی به دسترسی عموم باز کنه! اتفاقی که دلیلش ریسک و هزینه‌ی بالای این روشه! و این ایده رو مطرح میکنه که چرا از مسیرهای ورودی طبیعی خود مغز استفاده نکنیم؟ یعنی عروق مغزی! شاید در نگاه اول احمقانه و غیرممکن به نظر برسه ولی واقعیت اینه که تا همین لحظه بارها و بارها از همین روش برای جاگذاری Pacemaker یا همون چیزی که با عنوان باتری قلب می‌شناسیم استفاده شده! پس چرا از این ایده برای مغز استفاده نکنیم؟ در طول این هشت سال آگزلی و تیمش تونستن ایده‌شون رو از یک فکر احمقانه به راهکار عملی تبدیل کنن و حتی اولین شرکتی باشن که تایید FDA (سازمان بهداشت و داروی آمریکا) رو میگیره!!باتری قلب یا pacemaker: در این دستگاه لیدها (سیم‌ها)یی خارج میشه که از طریق رگ‌ها به سمت داخل قلب میره و با شوک الکتریکی ضربان قلب رو تنظیم می‌کنه.بذارید یه کم دقیق‌تر بررسی کنیم. این سامانه‌ی BCI سه بخش اصلی داره:سه بخش دستگاه شرکت synchron۱. ضبط داده: الکترود مشبک و استوانه مانندی که طراحی شده تا در دیواره‌ی داخلی رگ قرار بگیره و به اون استنترود ( stentrode : ترکیب دو واژه‌ی stent و electrode ) گفته شده. استنترود به سیم قابل انعطافی متصله که سیگنال فعالیت مغزی رو از الکترود تا دستگاه کوچکی منتقل می‌کنه که مثل باتری قلب در حین جراحی بالای قفسه‌ی سینه‌ی فرد در زیر پوست قرار می‌گیره. در نمونه‌های اولیه اطلاعات از زیر پوست با این دستگاه به وسیله‌ی طیف مادون قرمز به دستگاه کوچک دیگه‌ای که روی پوست قرار گرفته منتقل میشه. دستگاه دوم هم در نهایت با کابل به دیکدر( بخش دوم سامانه) متصل میشه. در نسخه‌های بعدی این سامانه‌ی BCI (با ارجاع به سایت سینکرون) گفته شده که این انتقال اطلاعات از دستگاه زیرپوستی به بخش دوم روی پوست، بی‌سیم (وایرلس) قراره انجام بشه.بخش ضبط داده۲. رمزگشایی از داده‌ها: در اینجا سرعت محاسباتی کامپوتر‌ها و هوش مصنوعی در خدمت قرار گرفته میشه تا حجم وسیعی از داده‌های خام ثبت شده توسط الکترود‌ها به اطلاعات مفید تبدیل بشه یا به عبارتی از فعالیت مغزی رمزگشایی بشه و هدف فرد از روی سیگنال‌های مغزیش تشخیص داده بشه.رمزگشایی از داده‌ها (decoder*و بخش سوم؛ رابط کاربری: در بخش دوم فعالیت مغزی رمزگشایی و به زبان کامپیوتر تبدیل شده. بعد از این کاربر میتونه با کمک یک برنامه‌ی مخصوص با هر سیستم کامپیوتری ( از طریق بلوتوث) ارتباط برقرار کنه. مثل یک فرد عادی از کامپیوتر استفاده کنه، ایمیل بنویسه و در سایت‌ها بچرخه.A Brain Implant That Turns Your Thoughts Into Text | Tom Oxley | TED 2022چند ماه قبل در رویداد TED دیگه‌ای آگزلی ویدیو‌ی دو بیمار ALS رو نشون میده که stentrode داخل عروق مغزی شون ( به طور خاص در superior Sagital sinus که عروق نزدیک به Premotor Cortex میشه) قرار گرفته و حالا قادر هستن به کمک این سامانه‌ی BCI تمام کارهایی رو انجام بدن که ما با دو دست و ده تا انگشت با کامپیوتر انجام میدیم!! ویدیوی TED رو از اینجا و لینک مقاله‌ی رسمی منتشر شده از نتیجه‌ی کار رو میتونید در اینجا ببینید.ساز و کار سامانه‌ی BCI از شرکت synchron با توجه به مقاله‌، باید به دو تا نکته اشاره کرد:۱. افرادی که از این سامانه استفاده کردن برای استفاده از کامپیوتر در حقیقت سه تا کار میتونن انجام بدن؛ کلیک کنن، موس رو روی لینکی نگه دارن (کلیک طولانی) و یا زوم کنن. و این کار رو با تصور حرکت بخشی از بدن‌شون انجام میدن. مثل به بالا و پایین‌ بردن پا یا دست‌شون فکر میکنن و این دستور به فعالیت مغزی تبدیل میشه که بعدتر به عنوان کلیک ترجمه خواهد شد.۲. در حال حاضر برای اینکه کامپیوتر تشخیص بده فرد میخواد روی چه گزینه‌ای کلیک کنه و یا کجای صفحه رو زوم کنه، از ردیاب چشمی (Eye tracker ) استفاده میکنه. یعنی به عنوان مثال با استفاده از وبکم لپ‌تاپ حرکت چشم فرد نسبت به موقعیت صفحه سنجیده میشه و بعد اون قسمت به عنوان هدف کاربر برای کلیک یا زوم در نظر گرفته میشه. این مورد تا حدی ارزش بخش رمزگشایی رو برای یک سامانه‌ي BCI پایین میاره چون در حقیقت این فکر و قصد فرد نیست که رمزگشایی میشه بلکه فرد یاد گرفته که با حرکت خاص دست و نگاه کردن به هدفش رو صفحه کاری رو که میخواد انجام بده. شاید این ایده در عمل خروجی مطلوب رو بده ولی از دید پیشینه‌ی مطالعات BCI یه جورایی افت محسوب میشه!:)) نمونه‌های قبلی وجود داشته که فرد فقط با فکر کردن به کلمه‌ای که میخواسته تونسته اون رو بنویسه و یا بدون نیاز به سیستم ردیاب چشمی، از کیبورد و موس صفحه‌ی نمایش استفاده کرده.با اینکه این ایده زیرکی خاصی داره، ولی محدودیت‌هایی هم برای کاربرهاش خواهد داشت. حداقل حدس فعلی میتونه این باشه! به خصوص که از اولین نمونه‌ی موفق این نمونه‌ی BCI کمتر از دو سال گذشته. قطعی‌ترین محدودیتی که میشه در این روش دید، دقت دیتای خامی هست که از فعالیت مغزی ثبت میشه. الکترود‌های Utah با وجود آسیب‌هایی که میتونن در حین جراحی و بعد از کاشت برای مغز داشته باشن، اما چون در ارتبط مستقیم با سلول‌های عصبی قرار میگیرن، اطلاعات دقیقی از فعالیت هر تک‌ نورون استخراج می‌کنن در حالیکه الکترود‌های سینکرون در دیواره‌ی عروق قرار دارند و فعالیت مغزی رو از فاصله‌ی نسبتا دورتری می‌بینن و ثبت می‌کنن. (با ادبیات علمی‌تر میشه گفت الکترود‌های Utah ثبت اسپایک دارند درصورتیکه در مقالات مرتبط با سنکرون سعی شده دقت سیگنال‌ها ثبت‌شده در این روش رو نهایتا با دیتای ECoG و LFP مقایسه کنن. ) مشکلات و محدودیت‌های دیگه‌ای هم در دراز مدت میشه برای این روش محتمل دونست مثل بالا بردن خطر گرفتگی، پارگی عروق و یا سکته. که باید منتظر بود و دید آیا همون‌طور که آگزلی انتظار داره، میشه به stentrode به چشم یک ایمپلنت دائمی برای مغز نگاه کرد یا نه! به خصوص که در صورت مشکل احتمالی برای این stentrodeها خطر و هزینه‌ جراحی برای خارج کردن‌شون بسیار بیشتر خواهد بود!با این حال تا این لحظه ۵ نفر با این روش تحت آزمایش قرار گرفتن و آگزلی پیش‌بینی کرده که تا آخر سال ۲۰۲۲ این رقم به ۱۵ نفر برسه! مزیت مهم این روش در جراحی ساده‌تر و دوره‌ی ریکاوری سریع‌تره. در نتیجه میشه روی حرف آگزلی حساب باز کرد. با این وجود زمانی تعداد بیشتر افراد ارزشمند خواهد بود که محل قرارگیری stentrode بنا به نیاز افراد متفاوت باشه. قرار دادن این الکترود فقط در این ناحیه‌ی خاص از عروق مغزی در بهترین حالت میتونه اطلاعاتی از قشر حرکتی مغز مربوط به اندام‌های تحتانی استخراج کنه و در نتیجه عملکردهای خروجی محدودی هم میتونه برای کاربر داشته باشه. اگر آگزلی بخواد این روش رو جایگزین الکترود‌های Utah کنه باید بتونه Stentrode هاش رو در طول عروق مختلف و نواحی متفاوتی از مغز بکاره!!در مجموع تمام این اما و اگرها چیزی از زیرکی و هیجان‌انگیز بودن این ایده و ارزش این تکنولوژی که در پس تمام این مطالعات در حال رشد هست، کم نمیکنه! Thomas Oxley and Synchron Stentrodeشاید در آینده‌ای نه چندان دور، یک وقت جراحی یکی دو ساعته بگیریم و وقتی به خونه بگشتیم بتونیم چهره‌ی پزشک و پرستارها رو روی مانیتور بندازیم و برای همه از هیجان‌انگیز بودن الکترودی بگیم که میتونیم باهاش تک تک لحظه‌هامون رو ضبط کنیم! برای همینه که الان بعد از دیدن Black mirror شونه رو بالا ‌می‌اندازیم و میگیم: چراکه نه! میتونه واقعی باشه! sajedeh aghababaei sajedeh aghababaei Tue, 23 Aug 2022 11:09:49 +0430 https://virgool.io/@sajedeh.aghababaei97/%DA%86%D8%A7%D9%82%D9%88%DA%A9%D8%B4%DB%8C-%D8%AF%D8%B1-%D8%AE%D8%AF%D9%85%D8%AA-%D8%B9%D9%84%D9%85-%DB%8C%D8%A7-%D8%AA%D8%A7%D8%B1%DB%8C%D8%AE%DA%86%D9%87-%DB%8C-%D8%B3%D8%A7%D9%85%D8%A7%D9%86%D9%87-%D9%87%D8%A7%DB%8C-invasive-bci-xrz7gmg7rg7x در چند سال اخیر اخبار مربوط به سرمایه گذاری‌های کلان و پایه‌گذاری شرکت‌های جدیدی در حوزه‌ی BCI سر و صدای زیادی به پا کرده‌اند.شاید جنجالی‌ترین خبر مربوط به مرد اول ثروت و تکنولوژی حال حاضر دنیا یعنی ایلان ماسک (Elon Musk) باشد. بعد از تاسیس شرکت‌های بزرگی در زمینه‌های بانکداری (X.com و PayPal) ، صنعت فضایی (spaceX)، خودرو(Tesla)، حمل و نقل (The Boring Company)، انرژی (Tesla Energy) و هوش مصنوعی (OpenAI)، در سال ۲۰۱۶ تاسیس شرکت نورالینک (Neuralink) خبر از ورود او به دنیای نوروساینس (علوم اعصاب) و BCI داد. شرکت نورالینک Elon Musk اما برای درک بهتر باید ده سال به عقب برگردیم. یعنی در حدود سال ۲۰۰۶ وقتی مقاله‌ای در ژورنال Nature منتشر شد و اعلام کرد که نتیجه‌ی کاشت ایمپلنت مغزی و سیستم BCI برای انسان موفقیت آمیز بوده‌است!برای کاشت این ایمپلنت‌ها جراحی‌های طولانی و تخصصی نیاز است و الکترود‌هایی در داخل بافت مغز قرار می‌گیرند. پیش از این کاشت ایمپلنت و ثبت سیگنال مغزی، با دقت ثبت یک تک‌ نورون از یک ناحیه‌ی مشخص، تنها در نمونه‌های آزمایشگاهی حیوانی انجام شده بود. در سال ۱۹۶۹ نوروساینتیست آلمانی به نام Eberhard Fetz فعالیت تک ‌نورونی از مغز میمون را ثبت کرد. او نشان داد که می‌تواند به میمون یاد دهد برای دریافت جایزه‌ای مثل آب میوه، فعالیت این نورون را بیشتر کند. برای توضیح ساده‌تر فرض کنید این نورون خاص از مغز زمانی فعال شود که میمون «تصور کند» میخواهد دستش را دراز کند. در نتیجه بعد از تکرار آزمایش یاد میگیرد باید به «دراز کردن دستش فکر کند» تا جایزه بگیرد! نتیجه‌ی این تحقیق از این جهت ارزشمند بود که پایه‌ی شکل‌گیری طراحی اولین سامانه‌های BCI قرار گرفت. در این سامانه‌ها فردی که به علت آسیب نخاعی قدرت حرکت دادن دست خودش را از دست داده، با تصور فشار دادن یا باز و بسته کردن انگشت‌هایش نورون‌های خاصی از مغز را فعال می‌کند. با ثبت نورون‌های این نواحی می‌توان سامانه‌ای را طراحی کرد که فرد تصور کند انگشت‌هایش را باز می‌کند. درنتیجه نورون‌ها فعال شوند. پیام افزایش فعالیت نورون‌ها توسط ایمپلنت‌های مغزی به کامپیوتر برسد، ترجمه شود و در نهایت موس روی صفحه جا‌به جا شود و یا یک بازوی رباتیک حرکت کند! و بدین ترتیب قصد ذهنی کاربر، نتیجه‌ای فیزیکی در دنیای بیرون ایجاد کند!!از بین سال‌های ۱۹۶۹ تا ۲۰۰۶ کارهای متعددی روی حیوانات با هدف رمزگشایی از ساز و کار فعالیت عصبی و روش‌های موثری که بتوان فعالیت عصبی را به زبان دنیای کامپیوترها و ربات‌ها ترجمه کرد، انجام شده‌اند اما همانطور که گفتیم خبرسازترین آنها در سال ۲۰۰۶ اتفاق افتاد وقتی بالاخره این تحقیقات روی یک انسان انجام گرفت!اولین فرد که به اختصار با نام MN در مقاله از وی نام برده می‌شود، به دلیل چاقوکشی دچار آسیب نخاعی شده بوده‌است و کنترل تمام اندام‌های گردن به پایین را از دست داده‌است. در سال ۲۰۰۴ زمانیکه در کلینیک‌های توانبخشی مشغول بوده که شاید بتواند کنترل بعضی از اندام‌ها را بازگرداند، به او پیشنهاد میشود در این پروژه شرکت کند! و همانطور که در شکل مشخص است آرایه‌ای الکترودی داخل بافت مغز او ( در ناحیه‌ي Primary Motor Cortex) قرار می‌گیرد. جراح برای کاشت اینگونه الکترودها ملزم به شکستن جمجه است. همچنین پس از جراحی یک پورت (جایگاه!) روی سر فرد قرار میگیرد که کابل کامپیوتر از طریق این پورت به الکترود‌های کاشته شده درون مغز مرتبط می‌شود!! و خب دقیقا به همین خاطر سال‌ها طول‌ کشید تا این تحقیقات به مرحله‌ای برسند که پزشکان و نوروساینتیست‌ها بتوانند سلامت فرد را با وجود این جراحی‌های پیچیده، تضمین کنند!!اولین سامانه‌ی BCI انسانی:a) الکترودهای کاشتی در مغز و مقایسه‌ی ابعاد آن با سکه b) ساختار یک الکترود Utah و c) محل قرارگیری الکترود در مغز فرد از روی تصویر MRI و d) اولین انسان با ایمپلنت مغزی در حال جابه‌جا کردن موس روی اسکرین دو سال بعد از کاشت این الکترودها و گذراندن دوره‌ی ریکاوری و تمرین و تکرارهای زیاد بالاخره سال ۲۰۰۶ اعلام میشود که آقای MN میتواند از طریق سیگنال‌های مغزی خود موس کامپیوتر را حرکت بدهد!!! و در این تصویر خاص موس را به سمت مربع نارنجی روی صفحه ببرد!!و تادااا! اولین BCI انسانی رسما به دنیا معرفی می‌گردد.هرچند نمونه‌ی اول دقت بالایی نداشته و فعالیت‌های متنوعی را نیز نمی‌توانسته انجام بدهد ولی تیم تحقیقاتی این پروژه با نام BrainGate در سال‌های بعد با ادامه دادن این مسیر، نتایج قابل توجهی کسب کردند. اطالاعات بیشتر این گروه تحقیقاتی را ‌می‌توان در این آدرس مشاهده کرد.در مجموع دو عامل را میتوان به عنوان دلایل اصلی رشد تکنولوژی BCI در دهه‌ی اخیر معرفی کرد:۱. طراحی و تولید الکترود‌های قابل کاشت در بدن انسان:مقایسه‌ی ابعاد آرایه الکترودی Utah میکروسیم ها، آرایه های میکروالکترودی مبتنی بر پلیمر انعطاف پذیر و آرایه های مبتنی بر سیلیکون سه نمونه‌ی موردتوجه الکترودها هستند. الکترودهای سیلیکونی که به الکترودهای Utah نیز معروف هستند، مجوز FDA برای استفاده در تحقیقات انسانی را نیز دریافت کرده اند. این الکترودها مانند یک شانه دارای دندانه‌های ریزی در ابعاد یک 1mm هستند. متعارف‌ترین آنها عموما از کنارهم قرار گرفتن ۹۶ دندادنه در سطحی مربعی به ابعاد 10mm در 10mm ساخته شده‌اند. همانطور که در عکس بالا مشخص است مقیاس این الکترود در برابر انگشت دست قابل مشاهده می‌باشد. علت نام این الکترود به Utah نیز به دلیل این است که اولین بار توسط یکی از محققین دانشگاه Utah مورد استفاده قرار گرفت و به دنیای علم و سپس بازار معرفی شد. این دانشگاه بعدتر به نوعی مرکز شکل‌گیری یکی از شرکت‌های مهم این حوزه یعنی Blackrock Neurotech نیز بوده است. در قسمت بعدی به بررسی این شرکت پرداخته‌ایم.نحوه‌ی قرارگیری الکترودهای ایمپلنت شده در بافت مغز. سایر سیگنال‌های مغزی مانند EEG و ECoG از سطح قشر مغز و یا از سطح جمجمه ثبت می‌شوند.۲. الگوریتم‌های یادگیری ماشیندر طی این سال‌ها با پیشرفت سرعت و ظرفیت محاسباتی سیستم‌ها الگوریتم‌های ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی اهمیتی صدچندان پیدا کرده‌اند. ثبت فعالیت تعداد زیادی از نورون در طول زمان‌های طولانی نیازمند سامانه‌ای برای بررسی و استخراج اطالاعات آنهاست. همچنین Hochberg به عنوان پژوهشگری که در سال ۲۰۰۶ اولین سامانه‌ی BCI را معرفی کرد، شاخصه‌ی مهم ماشین لرنینگ را اینطور بیان می‌کند که « بزرگترین تحول از یادگیری ماشینی حاصل شده است که توانایی رمزگشایی فعالیت عصبی را بهبود بخشید. یادگیری ماشینی به جای تلاش برای درک معنای الگوهای فعالیت، به سادگی الگوها را شناسایی کرده و به قصد کاربر پیوند می دهد. ما اطلاعات فعالیت مغزی را داریم و می‌دانیم شخصی که داده های عصبی را تولید می کند، سعی دارد چه کاری انجام دهد. در نهایت ما از الگوریتم‌ها می‌خواهیم تا تناظری بین این دو ایجاد کنند.»به عبارت دیگر ورودی و خروجی سیستم مشخص است و الگوریتم‌های ماشین لرنینگ الگویی برای رسیدن از ورودی به خروجی می‌سازد. بدین ترتیب می‌‌توان ارتباط منطقی و دقیق بین سیگنال عصبی ثبت شده و قصد کاربر برقرار کرد. درنتیجه فعالیت مغزی رمزگشایی می‌شود و میتوان از روی سیگنال‌های عصبی ثبت شده، قصد کاربر را فهمید و این قلب اصلی سامانه‌های BCI است.با این وجود کمتر از پنج سال است که این تحقیقات به سمت حرکت به تجاری‌سازی شدن هستند. BrainGate همچنان رویکرد علمی و تحقیقاتی خود را حفظ کرده است اما شرکت‌هایی مانند سنکرون، نورالینک و بلک‌راک قدم‌های اولیه‌ی خوبی در مسیر تجاری شدن برداشته اند. sajedeh aghababaei sajedeh aghababaei Mon, 15 Aug 2022 01:32:29 +0430 https://virgool.io/@sajedeh.aghababaei97/%C2%AB%DA%86%D9%87%E2%80%8C%D8%B7%D9%88%D8%B1-%D8%AF%D8%B1-%D8%B3%D9%87-%D8%B3%D9%88%D8%AA-%DA%A9%D9%86%DA%AF%E2%80%8C%D9%81%D9%88-%DB%8C%D8%A7%D8%AF-%D8%A8%DA%AF%DB%8C%D8%B1%D9%85%D8%9F%C2%BB-%DB%8C%D8%A7-%C2%AB%D8%A2%DB%8C%D9%86%D8%AF%D9%87%E2%80%8C%DB%8C-%D8%B3%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D9%85%E2%80%8C%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D9%88%D8%A7%D8%B3%D8%B7-%D9%85%D8%BA%D8%B2-%D9%88-%D8%B1%D8%A7%DB%8C%D8%A7%D9%86%D9%87%C2%BB-zm92dfawgudj «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! The Matrix (1999)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!کپسول آدم‌های قرن بیست و دواین 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!Nokia in Matrixبعدتر 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!eternal sunshine of the spotless mind (2004)inception (2010)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!یادگیری کنگ‌فو نئو در فیلم ماتریکساز 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.» star trekاپیتان پایک در سریال 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؟شمایی از سیستم‌های BCI دوسویه و کاربرد‌های آنیک 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 انواع ثبت فعالیت مغزی: EEG از روی سطح سر / ECoG از سطح بافت مغز / SUA به صورت ایمپلنت‌هایی که در داخل بافت مغز قرار میگیرد.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!شرکت‌های پیشگام در حوزه‌ی BCIشاید 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! sajedeh aghababaei sajedeh aghababaei Tue, 09 Aug 2022 01:21:03 +0430