آیا می‌توان اطلاعات را در مغز بارگذاری کرد؟

ما درک خوبی از مغز نداریم

«مایکل بیلر»، استادیار علوم روانشناسی و مغز و استادیار علوم کامپیوتر در مرکز آموزش و تحقیقات UC Santa Barbara در پاسخ به این سوال که آیا می‌توان اطلاعات را مستقیما به مغز تزریق کرد می‌گوید: «ما همین الان هم می‌توانیم یک اندام مصنوعی عصبی را مثلا برای احیای بینایی افراد نابینا استفاده کنیم پس چرا نمی‌توان محتوای یک اطلس کامل را در مغز بارگذاری کرد یا دستگاهی در مغز کار گذاشت که شما را فورا به یک استاد پیانو تبدیل کند؟ اگرچه راه حل به سادگی وارد کردن یک USB نیست اما به نظر من افزودن بر حس و دانسته‌های ما با یک دستگاه مغزی واقعا امکان‌پذیر است. با این حال پیش از محقق شدن این امر ما باید یک سری چالش‌ها را پشت سر بگذاریم.

به اعتقاد او یکی از موانع اصلی این موضوع بحث مهندسی است. ما باید بتوانیم دستگاه‌هایی که هم‌خوانی زیستی دارند و می‌توانند به خوبی و به شکلی ایمن با مغز ارتباط برقرار کنند را تولید و کارگذاری کنیم. اگرچه تکنولوژی همواره در حال پیشرفت است اما تکنولوژی‌های فعلی این حوزه به تعداد کمی الکترود محدود هستند که به جزئی از نورون‌های هدف تبدیل می‌شوند. ما به دستگاه‌های کوچکتر و انعطاف‌پذیری احتیاج داریم که بتوانند در مغز قرار بگیرند و مجموعه‌ای از نورون‌ها که مسئولیت رفتار و خاطرات را دارند تنظیم کنند.

او معتقد است که با این حال مشکل اصلی از نگاه من این است که ما درک خوبی از مغزمان نداریم تا بتوانیم چیزی را در آن بارگذاری کنیم. ما باید نحوه ذخیره اطلاعات و دسترسی در مغز را بهتر بفهمیم. برای مثال، مهارت‌های پیانو و زبان اسپانیایی شما در یک منطقه مشخص از مغز ذخیره نمی‌شوند. تا آنجایی که من می‌دانم این خاطرات مطلق (موتور‌های خاطراتی که به شما اجازه می‌دهند پیانو را استادانه بنوازید) به همکاری و تلاش چندین ناحیه مغز نیاز دارند. درنتیجه یک مکان واحد وجود ندارد که بتوانیم USB را در آنجا وارد کنیم.

او تاکید می‌کند: «برای استفاده از تکنولوژی‌ها موضوعات اخلاقی و فلسفی مهمی را باید حل کرد. چه کسی به این تکنولوژی دسترسی خواهد داشت؟ چطور می‌توان از آن سو استفاده کرد؟ حتی اگر هم امکان را داریم آیا نباید این موضوع یک سوال باز باقی بماند؟»

همکاری کامپیوتر و مغز انسان و استفاده از Brain Co-Processor

راجش رائو (Rajesh P.N. Rao)، استاد علوم و مهندسی کامپیوتر و مهندس الکتریک و عضو هیات مدیره مرکز نوروتکنولوژی در دانشگاه واشنگتن، نیز معتقد است: «همین حالا هم ارسال مستقیم اطلاعات به مغز را آغاز کردیم. برای مثال آزمایشگاه من در همکاری با دانشمندان علوم اعصاب نشان داد که انتقال اطلاعات ابتدایی از یک مغز به دیگری آنهم با استفاده از رابط‌های مغز به مغز غیرتهاجمی و «BrainNets» یا شبکه‌های مغزی امکان‌پذیر است. همچنین نشان دادیم که می‌توان اطلاعات یک بازی ساده واقعیت مجازی را با استفاده از شبیه‌سازی مغناطیسی مغزی مستقیما به مغز انسان ارسال کرد و درنتیجه فرد می‌تواند بدون بازخورد بدی بازی کند. نهایتا در همکاری با جراحان اعصاب نشان دادیم که شبیه سازی رابط مغزی انسان در کرتکس سوماتوسنسوری می‌تواند اطلاعاتی درمورد لمس را ارسال کند و درنتیجه انسان می‌تواند حالت دستش را براساس این اطلاعات تنظیم کند.»

او می‌افزاید: «نتایج اولیه آزمایشگاه من و چندین آزمایشگاه دیگر در حوزه مهندسی عصبی نشان می‌دهد که مغز انسان انطباق پذیری فوق‌العاده‌ای دارد و می‌تواند از اطلاعاتی که مستقیما به مناطق مختلف آن ارسال می‌شود استفاده کند. برای بارگذاری اطلاعات پیچیده به مغز به پیشرفت‌هایی حداقل در سه زمینه نیاز داریم:

1.  علوم اعصاب و به ویژه درک عمیقی از چگونگی پردازش و ذخیره اطلاعات پیچیده در مغز
2.  تکنولوژی عصبی و دستیابی به روش‌های ضبط و شبیه سازی گسترده و غیرتهاجمی در مغز
3. هوش مصنوعی برای محاسبه الگوهای مناسب شبیه سازی که امکان بارگذاری اطلاعات را فراهم کند.

به اعتقاد او برای رفع این چالش‌ها ما به تازگی مفهوم هم‌پردازشگر مغز (Brain Co-Processor) را معرفی کردیم که یک رابط جدید مغز با کامپیوتر است و اطلاعات را در کنار مغز پردازش می‌کند و در واقع «دستیار مغز» محسوب می‌شود. هم‌پردازشگرها با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی اطلاعات خارجی را مثلا از اینترنت یا حسگر‌ها دریافت کرده و با الگوهای شبیه‌سازی مناسب ترجمه می‌کنند. این هم‌پردازشگر‌ها در نهایت می‌توانند امکان بارگذاری اطلاعات به مغز را فراهم کنند و اگر در چارچوب اخلاقی مناسب استفاده شوند می‌توانند چندین حوزه فعالیت انسانی از تحصیل و ارتباطات تا توانمندسازی و درمان مشکلات عصبی را متحول کنند.

توان امروزمان تنها در حد یک بیت است

اسپنسر لاویر اسمیت، استادیار و عضو هیئت مدیره بخش مغزی مرکز UC Santa Barbra نیز می‌گوید:«با تکنولوژی امروزی باید بتوانیم مقدار کمی اطلاعات را به مغز بارگذاری کنیم. منظورم از مقدار کم در حد و حدود یک بیت است. اما هرچیزی بیشتر از این بسیار پیچیده می‌شود.»  طبق نظر او بارگذاری یک زبان جدید یا خاطره‌ای پیچیده به دو دلیل به این زودی‌ها امکان پذیر نیست:

1.  تکنولوژی‌های دستکاری مدار عصبی بسیار پیچیده هستند
2.  نمی‌دانیم چه چیزی را و چطور دستکاری کنیم.

او معتقد است: «این امر شاید در آینده با توجه به پیشرفت تکنولوژی امکان‌پذیر شود. نمی‌توان گفت که چنین کاری کاملا غیرممکن است. فیزیک بنیادی محدودیت‌هایی دارد اما به نظر من مانع تحقق این امر نمی‌شود.»

او می‌گوید: «مغز قادر به یادگیری است و از فرآیند‌های فیزیکی برای این کار استفاده می‌کند. ما امکان دستکاری فرآیند‌ها را داریم اما با ابزارهای محدود امروزی امکان دستکاری دقیق امکان‌پذیر نیست. به‌علاوه حتی اگر این کار را هم انجام دهیم معلوم نیست که خروجی کار همان چیزی باشد که به دنبالش بودیم. اما این مشکل قابل حل است.»

او ادامه می‌دهد: «آزمایشگاه من روی درک مدار عصبی و توسعه ابزارهای بهتر برای سنجش و دستکاری مغز تمرکز دارد. پتانسیل زیادی برای پیشرفت در آینده وجود دارد اما به این زودی‌ها نمی‌توان اطلاعات پیچیده را در مغز بارگذاری کرد. البته نکته مثبتی هم دارد که فعلا من از تحقیق و آموزشی که با بارگذاری اطلاعات از بین می‌رود بیکار نمی‌شوم.»

او می‌گوید: «اما بگذارید موضوعی را بررسی کنیم که شاید برای عموم مردم ملموس‌تر باشد. شرط می‌بندم که در دوران حیاط ما تکنولوژی عصبی در رفع مشکلاتی مثل افسردگی، اضطراب و مشکلات رفتاری بسیار پیشرفت می‌کند. خبری از قرص‌های جدید نیست بلکه از رابط‌های عصبی جدید استفاده می‌شود. دانشمندان علوم اعصاب درک خوبی از این مدار‌های عصبی دارند و ابزارهای جدید ما می‌توانند این مدارها را دستکاری کنند. ابزار‌هایی که امکان استفاده برای اطلاعات پیچیده را ندارند اما می‌توانند زندگی مردم را بهتر کنند. تکنولوژی ارتباط مغز با ماشین نیز در حال پیشرفت است. هرچند به نظر من به این زودی‌ها نمی‌توان اطلاعات پیچیده را در مغز بارگذاری کرد. ما هنوز هم باید به همان روش قدیمی به یادگیری ادامه دهیم.»

مغز یک ارگان طبیعی است و نباید آن را با کامپیوتر اشتباه گرفت

اندرو مینارد، معاون دانشکده و استاد مدرسه آینده نو آوری در جامعه در دانشگاه ایالتی آریزونا معتقد است که مساله یکی از سوژه‌های قدیمی علمی تخیلی است؛ تزریق مستقیم اطلاعات به مغز به طوری که به یک باره چیزهای زیادی را بدانیم و مهارت‌های زیادی کسب کنیم، مفهوم خیلی جذابی است و البته شرکت‌هایی مثل نورولینک از ایلان ماسک که رابط‌های ماشین با مغز پیشرفته‌ای ارائه کرده در حال کار در این زمینه هستند.

او می‌گوید: « بله امکان چنین کاری در سطح بسیار بسیار ابتدایی وجود دارد. ما همین حالا می‌توانیم سیگنال‌های الکتریکی دسته‌ای از نورون‌ها را تغییر دهیم که یعنی کارهای خیلی ابتدایی مثل وارد کردن تصاویر به مغز انسان امکان پذیر است. اما چیزی مثل کسب یک مهارت جدید یا دانش جدید هنوز محقق نشده است.»

او ادامه می‌دهد: «باید گفت که این موضوعات علمی تخیلی به چند دلیل تقریبا غیرممکن هستند. اول از همه اینکه مغز ما شبیه به یک کامپیوتر نیست و ما نمی‌توانیم آن را شبیه به کامپیوتر برنامه‌ریزی کنیم. مغز یک ارگان طبیعی است و برای این کار باید یک سیستم ثانویه را در آن بسازیم و هر نورون و سیناپس هم باید اتصال خاص خود را داشته باشد. تنها روش ممکن این است که این سیستم ثانویه را از بدو تولد رشد و توسعه بدهیم. بله شاید این کار در آینده‌ای دور امکان‌پذیر شود. اما حتی اگر این کار را هم انجام بدهیم، تازه مشکلات الکتریکی حل شده و سیستم‌های شیمیایی هم بخش دیگر داستان هستند.»

طبق گفته او از نظر اخلاقی هم چنین کاری درست نیست. مغز‌های ما بسیار کارآمد هستند و اگر بخشی از آن را دستکاری کنیم با هویتمان بازی کرده‌ایم. از آنجایی که مغز تا این حد پیچیده است، بارگذاری محتوا در آن به معنای جایگزینی چیزی است که در هویت شما را تعریف می‌کند. پس با وجود مزایایی که احتمال این کار به همراه دارد، به نظرم خطرات قابل توجهی هم وجود دارند.

تلفیق اطلاعات و نحوه قضاوت ما از حجم اطلاعات مهم‌تر است

دانگ سانگ، استاد مهندسی بیودرمانی و رئیس آزمایشگاه مدل‌سازی و رابط عصبی در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی:

اگر منظورمان از «بارگذاری اطلاعات به مغز»، استفاده از تکنولوژی رابط مغز با ماشین برای نوشتن مستقیم اطلاعات با سرعت بالا و به سادگی در مغز باشد تا از روش‌های سنتی یادگیری دوری کنیم، باید گفت که جواب این سوال پیچیده است.

اول اینکه من فکر می‌کنم از لحاظ نظری این کار امکان پذیر است. باور مشترک جامعه علمی این است که اطلاعات به شکل وزن سیناپتیک و یا فعالیت‌های عصبی در مغز ذخیره می‌شود و این‌ها را می‌توان از به طرق مختلف مثلا استفاده از رابط ماشین با مغز تغییر داد. اگر این اطلاعات به درستی تغییر کند، روی مغز بارگذاری خواهد شد.

با این حال این کار بسیار دشوار اتس. برای تحقق این هدف به علم اعصاب پیشرفته، تکنولوژی ارتباطی و مدل‌های محاسباتی نیاز است. ما هنوز با این چیزها فاصله زیادی داریم. اکثر رابط‌های فعلی ارتباط مغز با ماشین تنها با هدف رفع نقایص در حافظه استفاده می‌شوند و موضوع تقویت آنها نیست. در چند مورد محدود از جمله مطالعه من که به تقویت می‌پردازند، ما از یک سری الگو‌های مشخص و اطلاعات و خاطرات مشخص استفاده کردیم. بارگذاری اطلاعات عظیم در آینده نزدیک امکان‌پذیر نیست.

حتی زمانی که تکنولوژی به بلوغ کافی برای این کار رسیده باشد، من مطمئن نیستم که آیا به چنین کاری نیاز است یا خیر، زیرا ذخیره اطلاعات در آن زمان دیگر ستون اصلی هوش انسان نخواهد بود. با توجه به اینترنت و موتور‌های جستجو، مردم به سادگی می‌توانند به حجم زیادی از اطلاعات دسترسی پیدا کنند. بارگذاری اطلاعات بیشتر روی مغز احتمالا از اولویت‌های انسان در آینده نخواهد بود. موضوع مهم احتمالا تلفیق اطلاعات و قضاوت بهتری است. اما هنوز مشخص نیست که مغز ما توانایی رسیدن به چنین مرحله‌ای را دارد یا خیر.

گوپالا کریشنا، استادیار مهندسی الکتریک و علوم کامپیوتر در US Berkeley معتقد است که این کار به پیچیدگی اطلاعات مد نظر بستگی دارد. ما امروز هم می‌توانیم صدا را شبیه‌سازی کنیم، حرکات غیرارادی انجام دهیم و حمله‌های عصبی و تجربه احساسی را با شبیه سازی در مناطق خاص کرتکس مغزی دستکاری کنیم.

باید نحوه کدگذاری اطلاعات در مغز را بشناسیم

ویلیام ایوجین بیشاپ، نظریه‌پرداز کمپ تحقیقاتی جانلیا، موسسه درمانی هاروارد هاگز به این سوال پاسخ کوتاهی می‌دهد: بله

او می‌گوید: «اگر تعریف نسبتا محدودی از «اطلاعات» را قبول کنیم این امر برای انسان‌ها تا همین امروز هم محقق شده است. مطالعات تازه‌ای مغز را مستقیما شبیه سازی کرده‌اند. شرکت کنندگان این مطالعات شبیه سازی را به صورت حس فشار، لرزش، قلقلک یا لمس در بخش‌های مختلف بدن درک کرده‌اند. البته که این کار بدون مداخله فیزیکی انجام شده است.

او ادامه می‌دهد: «با این وجود ما فاصله زیادی با انتقال «اطلاعات» وسیع یعنی موضوعات و حقایق مختلف به حافظه فرد داریم. برای مثال برای بارگذاری اطلاعات به کامپیوتر شما حداقل باید کد‌های از کدهای باینری کامپیوتر که اطلاعات با آن خوانده و درک می‌شود را بدانید. ما یک دانش کلی درمورد اطلاعاتی بخش‌های مختلف مغز پردازش می‌کنند داریم اما دانسته‌های ما درمورد کدهایی که این اطلاعات را نمایندگی می‌کنند و نحوه ذخیره این کد در مغز بسیار محدود است.»

به‌علاوه قبل از تزریق اطلاعات باید به یک سری سوالات اخلاقی هم پاسخ داد. تحت چه شرایطی باید این کار را بکنیم و این کار چه تاثیری روی آزادی و اختیار انسان دارد؟ اگر اطلاعات را بتوان بارگذاری کرد پس امکان بارگیری و دانلود آن هم وجود دارد. چه کسی به این اطلاعات دسترسی خواهد داشت و از آنجایی که این تکنولوژی‌ها احتمالا گران قیمت هستند چطور می‌توان تضمین کرد که ثروت‌مندان بر دیگر اقشار چیره نشوند؟

با این حال این حوزه در حال پیشرفت است. یک تکنولوژی جدید از نور برای فعال سازی نورون‌ها استفاده می‌کند و محققان در حال توسعه روش‌هایی هستند که مستقیما با نور نورون‌ها را به صورت جداگانه هدف بگیرند. این تکنولوژی‌ها ممکن است در آینده بتوانند اطلاعات دقیقی را مستقیما به مغز انسان وارد کنند. برای این کار باید دانش ما از نحوه ارائه و ذخیره اطلاعات در مغز هم افزایش یابد.

منبع: GIZMODO