واجهات آلة الدماغ: ما هي وكيف تعمل؟

تخيل لو كان بإمكانك التحكم في روبوت أو لعب لعبة فيديو باستخدام عقلك وحدك. يبدو الأمر وكأنه خيال علمي ، ولكن هذا هو بالضبط ما يتم استخدام واجهات الدماغ والآلة (BMIs) من أجله بالفعل. مع التطبيقات من الترفيه إلى الطب ، تم تعيين مؤشر كتلة الجسم لتغيير عالم التكنولوجيا كما نعرفه. ولكن ما هي بالضبط؟ وكيف تعمل؟

ستغطي هذه المقالة كل شيء عن واجهات الدماغ والآلة ، بما في ذلك الأمثلة الحالية ، وكيفية عملها ، ومؤشر كتلة الجسم الذي يمكن استخدامه في المستقبل.

ما هي واجهة الدماغ والآلة؟

واجهات آلة الدماغ (BMIs) ، والمعروفة أيضًا باسم واجهات الدماغ والحاسوب ، هي أجهزة تربط بين دماغك وجهاز خارجي. يمكنهم قراءة نشاط الدماغ البشري وإيصال هذه المعلومات مباشرة إلى نظام الكمبيوتر. على سبيل المثال ، يمكن أن يساعد مؤشر كتلة الجسم المريض على التحكم في الطرف الاصطناعي الآلي. أو يمكن أن تمكن المستخدم من الكتابة في معالج كلمات باستخدام أفكاره فقط.

يمكن أن تكون مؤشرات كتلة الجسم إما غازية أو غير جراحية. يتطلب مؤشر كتلة الجسم الجراحي جراحة وعادة ما يتضمن وضع أقطاب كهربائية مباشرة تحت فروة الرأس لتوصيل إشارات الدماغ بشكل أكثر دقة. من ناحية أخرى ، يتم وضع مؤشرات كتلة الجسم غير الغازية فوق الرأس بدون جراحة وقراءة النشاط الكهربائي لعقلك. الجانب السلبي هو أن الجمجمة تضعف الكثير من هذا النشاط ، لذلك غالبًا ما تكون مؤشرات كتلة الجسم غير الغازية أقل قوة.

كيف تعمل واجهات آلة الدماغ؟

عندما نفكر ، تنتج أدمغتنا إشارات كهربائية ترسل عبر خلايا الدماغ (المعروفة باسم الخلايا العصبية). يمكن التقاط هذه الإشارات الكهربائية وتفسيرها بواسطة الأجهزة الطبية ، وفي الواقع ، تم إجراء ذلك على مدى عقود لتشخيص حالات الدماغ.

وتسمى طريقتان للقيام بذلك تخطيط كهربية الدماغ (EEG) وتخطيط كهربية العضل (EMG). يفسر مخطط كهربية الدماغ الإشارات الكهربائية من الدماغ ، بينما يفسر مخطط كهربية الدماغ هذه الإشارات من العضلات.

لتشخيص حالات الدماغ ، تتم مقارنة قراءات مخطط كهربية الدماغ ومخطط كهربية الدماغ بالنشاط "الطبيعي" للدماغ ، حيث تنتج حالات المرض أنماطًا معينة في النشاط الكهربائي للدماغ. لكننا الآن قادرون على المضي قدمًا إلى أبعد من ذلك.

تعني التطورات الحديثة أنه يمكننا جمع المزيد من المعلومات من نشاط الدماغ ، بما في ذلك الحالات العاطفية ، وما هي الحركات أو الإجراءات التي أنت على وشك القيام بها ، وحتى أفكار معينة.

يمكن لخوارزميات التعلم الآلي أن تحدد كيف "تبدو" هذه الحالات المعينة (من حيث نشاطها الكهربائي). يتم إعطاء هذه الخوارزميات مساحات من بيانات EEG و EMG من التجارب الخاضعة للرقابة ، ويتم اكتشاف أنماط في نشاط الدماغ. يتم بعد ذلك مراقبة نشاط الدماغ وتحليله في الوقت الفعلي لتحديد حالات أو أفعال عقلية معينة (مثل "التحرك إلى اليسار").

الأمثلة الحالية لمؤشر كتلة الجسم

هناك العديد من الأمثلة الحالية لمؤشر كتلة الجسم ، والعديد منها يختلف بشكل كبير عن بعضها البعض. نظرًا لوجود مثل هذه الإمكانات الهائلة لما هو ممكن مع مؤشرات كتلة الجسم ، فقد تم تصميم العديد منها بشكل متزامن في مجالات مختلفة تمامًا. تستخدم بعض مؤشرات كتلة الجسم في المقام الأول للأغراض الطبية ، لتمكين المعاقين من المشي مرة أخرى ، أو للتحكم في الأجهزة دون استخدام اليدين. تم تصميم البعض الآخر لأنشطة الألعاب والترفيه.

زراعة قوقعة

إن غرسات القوقعة الصناعية ليست ما قد يفكر فيه الكثير من الناس عند ذكر مؤشر كتلة الجسم ، لكنها في الواقع واحدة من أولى التقنيات التي ربطت دماغ المستخدم بآلة. إنهم يعملون من خلال توفير الإحساس بالصوت لأولئك الصم أو القريبين من الصمم. يتم وضع الغرسة جراحيًا تحت جلد المستخدم ، وتستخدم ميكروفونًا لالتقاط الصوت المحيط ، ثم تزيد وتنقل الصوت عبر النبضات الكهربائية إلى دماغ المستخدم.

تأمل

تأمل هي "عصابة استشعار" يمكنها الكشف عن الحالات العاطفية لمن يرتديها. لدى الشركة الناشئة برامج تركز على عافية الموظفين. يرتدي الموظف عصابة الرأس ويمكنه إدارة مستويات الإجهاد والإنتاجية بناءً على التعليقات الواردة من عصابة الرأس.

التحكم في الطائرات بدون طيار

على طول طريق العودة في عام 2015 ، طور باحثون من جامعة فلوريدا عصابة رأس BMI يمكن أن تسمح للمستخدم بالتحكم في طائرة بدون طيار باستخدام عقولهم وحدها.

معاد

في عام 2017 ، معاد أصدرت لعبة إثبات المفهوم التي كانت عبارة عن غرفة هروب يتم التحكم فيها بواسطة مؤشر كتلة الجسم. وضع اللاعبون سماعة رأس VR وهربوا من الغرفة باستخدام أفكارهم فقط. خطط قوية لتطوير منتجات تمكّنك من التحكم في هاتفك الذكي (على سبيل المثال ، تخطي الأغاني أو إيقافها مؤقتًا) عبر عقلك.

شركة Elon Musk الشهيرة نيورالينك هو مثال على مؤشر كتلة الجسم الغازية. باستخدام "خيوط" مزروعة جراحيًا ، تهدف Neuralink إلى توصيل الدماغ بجهاز كمبيوتر من خلال وسائل النطاق الترددي الفائق. الهدف النهائي لـ Neuralink هو مساعدة البشر على تجاوز أنظمة الذكاء الاصطناعي التقليدية. تم اختبار Neuralink بالفعل (بشكل مشهور) على مريض قرد ، وكان القرد قادرًا على ذلك تلعب بونغ بحتة من خلال التفكير.

تتضمن الأمثلة الأخرى لمؤشر كتلة الجسم قيد التطوير حاليًا Kernel و NextMind و Neurosity و Nectome.

ما الذي سيتم استخدامه لمؤشر كتلة الجسم في المستقبل؟

يتمثل أحد تطبيقات مؤشر كتلة الجسم في تقديم ملاحظات للمستخدم حول حالاتهم العقلية. على سبيل المثال ، يمكن أن يكتشف مؤشر كتلة الجسم مستويات عالية من النعاس أو عدم الانتباه ويقدم تحذيرات في البيئات عالية الخطورة ، مثل القيادة أو استخدام الآلات الخطرة. يمكن أيضًا استخدام مؤشر كتلة الجسم لتنظيم المشاعر أو حتى تقليل الألم ، والذي له العديد من الاستخدامات المحتملة للجيش.

كما أن مؤشر كتلة الجسم العشرات من التطبيقات المحتملة في الطب. على سبيل المثال ، يمكن استخدامها لمبتوري الأطراف للتحكم في الأطراف الصناعية المتقدمة أو علاج الحالات العصبية مثل مرض الزهايمر أو مرض باركنسون.

في فضاء المستهلك ، يمكن استخدام مؤشر كتلة الجسم لأشياء لا تعد ولا تحصى. يمكن للمستخدمين التحكم في منازلهم الذكية بأذهانهم ، أو تشغيل وإطفاء الأنوار ، أو تبديل القنوات ، أو حتى إنشاء قوائم تشغيل تلقائيًا بناءً على مزاجهم. مما لا شك فيه ، سيكون هناك مساحة كبيرة لمؤشرات كتلة الجسم في الواقع الافتراضي والألعاب الأخرى حيث يعد استخدام وحدات التحكم أحد الحواجز النهائية أمام الانغماس الكامل.

مؤشرات كتلة الجسم: السيطرة على العقل

ستكون واجهات آلة الدماغ بلا شك موجودة في المستقبل ، بشكل أو بآخر بالطريقة الدقيقة التي يتم تصويرها بها في أفلام الخيال العلمي. في الواقع ، يتوفر العديد منها بالفعل تجاريًا ولديها قدرات يمكنها أن تمد دماغ الإنسان إلى حد بعيد. في يوم من الأيام ، لن تحتاج بعد الآن إلى الضغط على الأزرار أو كتابة الأوامر. ستتمكن من الدخول إلى منزلك وتشغيل الأنوار وإطفاءها ولعب الألعاب في الواقع الافتراضي دون استخدام يديك على الإطلاق.

عندما تلتقي التكنولوجيا بالبيولوجيا: 6 تقنيات طبية ترسم مستقبل الرعاية الصحية

ستندهش من بعض التقنيات المنقذة للحياة التي توشك على الوصول إلى مرافق الرعاية الصحية المحلية.

اقرأ التالي

نبذة عن الكاتب