علمی، پژوهشی و فناوری

کانال تلویزیون را با ذهنتان عوض کنید!

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : تحقیقات پیشرفته‌ای که تا چند سال پیش تنها در عرصه تخیل‌های علمی‌تخیلی محسوب می‌شد، اکنون به واقعیت تبدیل شده‌اند. در یکی از مطالعات برجسته دانشگاه کالیفرنیا سانفرانسیسکو (UCSF) که در مجله معتبر Cell منتشر شده است، پژوهشگران موفق شدند با بهره‌گیری از رابط مغز-کامپیوتر (BCI) مجهز به هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، توان یک فرد فلج شده را در کنترل یک دست رباتیک تنها با استفاده از افکارش برای مدت هفت ماه بدون نیاز به تنظیم مجدد، به اثبات برسانند.

فناوری‌های نوین در خدمت توانبخشی: از ایده تا عمل

رابط‌های مغز-کامپیوتر به عنوان فناوری‌های کمکی انقلابی در حوزه علوم اعصاب مطرح هستند. این فناوری‌ها قادرند به افرادی که از آسیب‌های مغزی، صدمات نخاعی، سکته یا اختلالات عصبی رنج می‌برند، امکان کنترل وسایل خارجی را با افکار خود بدهند. در این مطالعه UCSF، از یک آرایه ۱۲۸ کاناله الکتروکورتیکوگرافی (ECoG) برای ضبط فعالیت‌های عصبی در ناحیه حسی-حرکتی چپ مغز استفاده شد. داده‌های به‌دست آمده، به کمک الگوریتم‌های هوش مصنوعی به دقت تحلیل شده و حرکات ذهنی فرد به دستورات قابل فهم برای دستگاه‌های رباتیک تبدیل شدند.

از سوی دیگر، بازار جهانی BCI نیز به سرعت در حال رشد است. بر اساس برآوردهای Grand View Research، اندازه بازار این فناوری در سال ۲۰۲۵ حدود ۲.۸۳ میلیارد دلار بوده و انتظار می‌رود با نرخ رشد سالانه ۱۸ درصد تا سال ۲۰۳۰ به بیش از ۶.۵۲ میلیارد دلار برسد. این آمار نشان می‌دهد که در کنار پیشرفت‌های علمی، چشم‌اندازهای تجاری و صنعتی نیز برای این فناوری بسیار روشن است.

از آزمایشگاه تا زندگی واقعی

تحقیقات انجام شده نه تنها به یک فرد خاص محدود نشد؛ بلکه تیم‌های پژوهشی مختلف در نقاط مختلف جهان در تلاشند تا کاربردهای گسترده‌تری از BCI ارائه دهند. به عنوان مثال، پژوهش‌های انجام شده در دانشگاه MIT نیز به توسعه رابط‌های مغز-کامپیوتر غیرتهاجمی مانند EEG پرداخته‌اند که می‌توانند بدون نیاز به جراحی‌های پیچیده، توانایی کنترل وسایل الکترونیکی را به افراد مبتلا به مشکلات حرکتی بدهند.

در یک پروژه دیگر در دانشگاه استنفورد، دانشمندان موفق شدند با استفاده از یادگیری عمیق و الگوریتم‌های پیشرفته، سیستم‌هایی طراحی کنند که قابلیت تشخیص و پیش‌بینی حرکات دقیق‌تر را داشته باشند. این سیستم‌ها علاوه بر کنترل دست رباتیک، کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌های بازی‌های ویدئویی، مدیریت خانه‌های هوشمند و حتی ارتباطات از راه دور به ارمغان آورده‌اند.

در میان این مطالعات، نکته قابل توجه آن است که یکی از چالش‌های اصلی رابط‌های مغز-کامپیوتر، تغییرات روزانه در الگوهای فعالیت عصبی است. همانطور که پژوهشگران UCSF اشاره کردند، «نمایش‌های عصبی» یا الگوهای تکرار شونده در عملکردهای حرکتی ممکن است به مرور زمان تغییر کنند. برای رفع این مشکل، استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی که به صورت تطبیقی با تغییرات روزانه سازگار می‌شوند، ضروری است. این نوآوری‌ها اجازه داده‌اند تا عملکرد سیستم از چند روز به هفت ماه پایداری برسد؛ امری که در گذشته حتی در مدت چند روز نیاز به تنظیم مجدد داشت.

چرایی موفقیت هوش مصنوعی در کنترل ذهنی

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در پردازش داده‌های پیچیده عصبی نقش اساسی دارند. یکی از مهم‌ترین مزایای این فناوری، توانایی تشخیص الگوهای نه چندان آشکار در میان داده‌های بسیار حجیم و پر سر و صدا است. الگوریتم‌های یادگیری ماشین با استفاده از داده‌های ضبط شده در طی دو هفته آزمایش، به گونه‌ای آموزش دیده‌اند که حتی تغییرات جزئی در الگوهای عصبی را شناسایی کرده و آن‌ها را به دستورات دقیق برای ربات تبدیل کنند.

یکی از جنبه‌های جذاب این پیشرفت، استفاده از تمرین‌های مجازی به عنوان پله‌ای جهت تسهیل فرآیند یادگیری است. در این آزمایش، شرکت‌کننده ابتدا با استفاده از یک بازوی رباتیک مجازی تمرین کرد تا بازخورد دقیقی از عملکرد خود دریافت کند. پس از آن، وی به کنترل یک بازوی واقعی پرداخت و توانست وظایف مختلفی از جمله گرفتن اشیاء، برداشتن و جابجایی آن‌ها را با موفقیت انجام دهد. این فرایند تدریجی به ایجاد اطمینان و افزایش دقت در کنترل دستگاه‌های خارجی کمک شایانی کرده است.

چشم‌اندازهای آینده: از آزمایشگاه تا خانه‌های هوشمند

با توجه به پیشرفت‌های اخیر، آینده‌ی رابط‌های مغز-کامپیوتر روشن و امیدوارکننده به نظر می‌رسد. تیم‌های پژوهشی در سراسر جهان در تلاشند تا با بهبود سرعت، دقت و روانی حرکت‌های رباتیک، فناوری‌هایی طراحی کنند که حتی در محیط‌های خانگی نیز کاربرد داشته باشند. به عنوان مثال، پژوهش‌های در حال انجام در مراکز تحقیقاتی اروپایی و آسیایی، به بررسی استفاده از BCI در مدیریت وسایل خانه‌های هوشمند، کنترل خودروهای خودران و حتی بازی‌های ویدئویی پرداخته‌اند.

در کنار این تحولات، همکاری‌های بین‌رشته‌ای میان متخصصان علوم اعصاب، مهندسان رباتیک، متخصصان هوش مصنوعی و روانشناسان، افق‌های تازه‌ای را در ایجاد فناوری‌های پیشرفته باز کرده است. این همکاری‌ها نه تنها باعث افزایش کیفیت زندگی افراد مبتلا به ناتوانی‌های حرکتی می‌شود، بلکه زمینه‌ساز نوآوری‌های گسترده‌ای در صنعت فناوری‌های نوین خواهد بود.

یکی از سخنرانان برجسته در این حوزه، دکتر کارونش گانگولی (Karunesh Ganguly) از UCSF، در مصاحبه‌ای اشاره کرده است که «سیستم عصبی ما نیاز به تعادل بین حفظ الگوهای تثبیت‌شده و یادگیری‌های جدید دارد» این نکته علمی بیانگر چالش و در عین حال فرصت عظیمی است که فناوری‌های نوین می‌توانند در جهت بهبود عملکرد سیستم‌های BCI بهره‌برداری کنند.

افق‌های وسیع فناوری‌های کمکی

پیشرفت‌های علمی در حوزه BCI تنها از دیدگاه پزشکی و فناوری اهمیت ندارند، بلکه تأثیرات عمیقی بر اقتصاد و جامعه نیز دارند. افزایش سرمایه‌گذاری‌های جهانی در این حوزه، به همراه رشد سریع بازار و بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، زمینه‌ساز ایجاد مشاغل جدید، بهبود کیفیت زندگی بیماران و حتی تحول در صنایع مرتبط با هوش مصنوعی و رباتیک شده است.

با توجه به رشد سالانه ۱۸ درصدی پیش‌بینی‌شده برای بازار BCI، شرکت‌های بزرگ فناوری و استارت‌آپ‌های نوپا در سراسر جهان سرمایه‌های هنگفتی را در این زمینه سرمایه‌گذاری می‌کنند. این روند نه تنها به توسعه فناوری‌های کمکی برای افراد دارای ناتوانی‌های جسمی کمک می‌کند، بلکه به ایجاد یک اکوسیستم نوآورانه در زمینه فناوری‌های هوشمند منجر خواهد شد. از کاربردهای بالقوه این فناوری می‌توان به کنترل هوشمند دستگاه‌های خانگی، تسهیل ارتباطات برای افراد مبتلا به ناتوانی‌های گفتاری و حتی کاربردهای نظامی اشاره کرد.

آینده‌ای درخشان برای فناوری‌های نوین

تحقیقات انجام‌شده در دانشگاه UCSF و دیگر مراکز پژوهشی بین‌المللی، نشان‌دهنده قدرت بالای همگرایی علوم اعصاب، رباتیک و هوش مصنوعی در ایجاد فناوری‌هایی است که می‌توانند زندگی افراد مبتلا به ناتوانی‌های حرکتی را به‌طور چشمگیری تغییر دهند. از استفاده‌های اولیه در آزمایشگاه تا کاربردهای گسترده در زندگی واقعی، این فناوری‌ها نقش کلیدی در دگرگونی جوامع آینده ایفا خواهند کرد.

با نگاهی به آمارهای ارائه‌شده، شاید بتوان گفت که در سال‌های آینده شاهد رشد قابل توجه اقتصادی و افزایش دسترسی افراد به فناوری‌های کمکی خواهیم بود. همکاری‌های بین‌رشته‌ای و پیشرفت‌های علمی در این حوزه، چشم‌اندازهای وسیعی را برای ایجاد زندگی بهتر و مستقل‌تر برای افراد مبتلا به مشکلات حرکتی به ارمغان می‌آورد. هرچند باید در این مسیر دست به عصا حرکت کرد و از جمع‌بندی‌های هیجانی برحذر باشیم.