كيف تعمل تقنية اتصال دماغ الإنسان بالكمبيوتر
صفحة 1 من اصل 1
كيف تعمل تقنية اتصال دماغ الإنسان بالكمبيوتر
Admin الأحد سبتمبر 07, 2008 1:45 am
مع تقدم وتطور أجهزة الكمبيوتر
وازدياد فهمنا لدماغ الإنسان نقترب أكثر من تحويل الخيال العلمي إلي
حقيقة. فتخيل عزيزي القارئ انك ترسل إشارات وتعليمات الكمبيوتر إلى دماغ
شخص ما أو أن تقوم بتشغيل الكمبيوتر وطباعة ما تريد وتصفح مواقع الانترنت
والقيام بكل شيء تحتاجه فقط بمجرد التفكير في ما تريد ويقوم الكمبيوتر
بقراءة أفكارك وينفذها بدون تردد. بالتأكيد هذا حلم يراود الكثيرين منا
ويروقهم سماع انجازات تحققت في هذا المجال في حين إن آخرين لا يروقهم مجرد
التفكير في هذا الأمر لأنه بمجرد أن يفهم الكمبيوتر أفكارنا فإننا سنصبح
تحت مراقبة خفية. ولكن على الجانب الصحي فان الأشخاص المصابين بعاهة ما
فان هذا الأمر سيكون بالنسبة لهم حلم.
كهرباء الدماغ
يعود السبب في إمكانية تحول فكرة اتصال الدماغ بالكمبيوتر
من خيال علمي إلى حقيقة هو إن الدماغ يستخدم الإشارات الكهربية في نقل
البيانات والتعليمات من الدماغ إلى الجسم عبر الشبكة العصبية. فعندما نقوم
بالتفكير أو الحركة أو الشعور أو التذكر فان هناك إشارات كهربية تسري في
الدماغ وتقدر سرعة انتقال الكهرباء في الخلايا العصبية 250 ميل في الساعة.
والإشارة الكهربية تنتج بواسطة فرق جهد كهربي يتولد في الخلايا العصبية.
ومن المعلوم إن الإشارات الكهربية تنتقل عبر الشبكة العصبية إلا أن العلماء تمكنوا من التقاط إشارات كهربية متسربة،
وهذه الإشارات هي التي سوف تستخدم للتحكم في جهاز الكمبيوتر. كما إن
العلماء فكروا بطريقة أخرى وهي محاولة إدخال إشارات للدماغ شبيهه
بالإشارات التي ينقلها العصب البصري إلى الدماغ لإدراك الصورة، حيث يتوقع
العلماء أن يتم استخدام كاميرا لترى الأشياء وبدلا من تخزينها على الفيلم
أو الذاكرة تكون هذه الكاميرا قادرة على توليد إشارة كهربية كتلك التي
تنتج في الألياف البصرية وتنقل هذه الإشارة إلى الدماغ مباشرة مما تساعد
الإنسان على الرؤية بدون استخدام عينه.
في الجزء التالي من هذا الموضوع سوف نقوم بشرح بعض الأساسيات الهامة في تقنية الاتصال interface.
المدخل والمخرج في الاتصال بين الدماغ والكمبيوتر
إن
احد أعظم التحديات في هذا المجال هو عملية إيجاد طريقة للاتصال بين أجزاء
الكمبيوتر والدماغ. وأسهل وابسط وسيلة يمكن التفكير فيها هي استخدام الكترود electrodes وهو عبارة عن أداة الكترونية اسمها العلمي (electroencephalograph وتختصر بـ (EEG هذا الاكترود من الممكن قراءة إشارات الدماغ.
ويفكر العلماء في
توصيل هذا الالكترود في الدماغ مباشرة وذلك من خلال عملية جراحية معقدة
يتم فيها وضع الالكترود مباشرة أسفل الجمجمة، وبالطبع هذه الطريقة لها
العديد من المشاكل من أهمها تكون طبقة من الألياف الدموية على الالكترود
مما تجعله غير موصل ويفقد وظيفته بعد مدة من الزمن.
وبغض النظر عن الموضع
الدقيق للالكترود بالنسبة للدماغ فان فكرة عمله تتلخص في قياس التغيرات في
فرق الجهد بين الخلايا العصبية. وهذه التغيرات تعتبر إشارة كهربية يتم
تكبيرها ثم ترجمتها وفهمها بواسطة برنامج كمبيوتر.
كما انه يوجد طريقة أخرى لقياس نشاط الدماغ باستخدام الرنين المغناطيسي magnetic resonance image (MRI).
وقد استخدم الرنين المغناطيسي في الحصول على صور دقيقة للدماغ وتم
الاعتماد علي هذه التقنية لتحديد أفضل مكان لتثبيت الالكترود في الدماغ
بهدف الحصول على التأثير المطلوب بمعنى انه لو أردنا أن يقوم شخص بالتحكم
بذراع الكترونية فان هذا الشخص يتم إخضاعه لجهاز الرنين المغناطيسي ويطلب
منه تحريك ذراعه وعندها يلتقط جهاز الرنين المغناطيسي صورة للدماغ توضح
الجزء من الدماغ الذي اصدر الإشارة المطلوبة لتحريك ذراعه وهذا الجزء هو
الأنسب لتثبيت الالكترود.
التطبيقات المتوقعة لتقنية اتصال الدماغ بالكمبيوتر
من أهم التطبيقات المذهلة لتقنية BCI
هو إنتاج أجهزة يمكن التحكم بها بواسطة عملية التفكير التي تتم في الدماغ.
قد تبدو بعض هذه التطبيقات غريبة مثل القيام بممارسة العاب الفيديو
بالتفكير. أو أن تقوم بتغير محطات التلفزيون باستخدام التفكير أيضا.
والتطبيق
الأهم من هذا هو ما يمكن أن توفره هذه التقنية لشخص معاق فيمكنه أن يقوم
بتحريك ذراع الكترونية تساعده في أداء بعض المهام أو التحكم بالكمبيوتر
بمجرد التفكير فيما يريد.
وازدياد فهمنا لدماغ الإنسان نقترب أكثر من تحويل الخيال العلمي إلي
حقيقة. فتخيل عزيزي القارئ انك ترسل إشارات وتعليمات الكمبيوتر إلى دماغ
شخص ما أو أن تقوم بتشغيل الكمبيوتر وطباعة ما تريد وتصفح مواقع الانترنت
والقيام بكل شيء تحتاجه فقط بمجرد التفكير في ما تريد ويقوم الكمبيوتر
بقراءة أفكارك وينفذها بدون تردد. بالتأكيد هذا حلم يراود الكثيرين منا
ويروقهم سماع انجازات تحققت في هذا المجال في حين إن آخرين لا يروقهم مجرد
التفكير في هذا الأمر لأنه بمجرد أن يفهم الكمبيوتر أفكارنا فإننا سنصبح
تحت مراقبة خفية. ولكن على الجانب الصحي فان الأشخاص المصابين بعاهة ما
فان هذا الأمر سيكون بالنسبة لهم حلم.
كهرباء الدماغ
يعود السبب في إمكانية تحول فكرة اتصال الدماغ بالكمبيوتر
من خيال علمي إلى حقيقة هو إن الدماغ يستخدم الإشارات الكهربية في نقل
البيانات والتعليمات من الدماغ إلى الجسم عبر الشبكة العصبية. فعندما نقوم
بالتفكير أو الحركة أو الشعور أو التذكر فان هناك إشارات كهربية تسري في
الدماغ وتقدر سرعة انتقال الكهرباء في الخلايا العصبية 250 ميل في الساعة.
والإشارة الكهربية تنتج بواسطة فرق جهد كهربي يتولد في الخلايا العصبية.
ومن المعلوم إن الإشارات الكهربية تنتقل عبر الشبكة العصبية إلا أن العلماء تمكنوا من التقاط إشارات كهربية متسربة،
وهذه الإشارات هي التي سوف تستخدم للتحكم في جهاز الكمبيوتر. كما إن
العلماء فكروا بطريقة أخرى وهي محاولة إدخال إشارات للدماغ شبيهه
بالإشارات التي ينقلها العصب البصري إلى الدماغ لإدراك الصورة، حيث يتوقع
العلماء أن يتم استخدام كاميرا لترى الأشياء وبدلا من تخزينها على الفيلم
أو الذاكرة تكون هذه الكاميرا قادرة على توليد إشارة كهربية كتلك التي
تنتج في الألياف البصرية وتنقل هذه الإشارة إلى الدماغ مباشرة مما تساعد
الإنسان على الرؤية بدون استخدام عينه.
في الجزء التالي من هذا الموضوع سوف نقوم بشرح بعض الأساسيات الهامة في تقنية الاتصال interface.
المدخل والمخرج في الاتصال بين الدماغ والكمبيوتر
إن
احد أعظم التحديات في هذا المجال هو عملية إيجاد طريقة للاتصال بين أجزاء
الكمبيوتر والدماغ. وأسهل وابسط وسيلة يمكن التفكير فيها هي استخدام الكترود electrodes وهو عبارة عن أداة الكترونية اسمها العلمي (electroencephalograph وتختصر بـ (EEG هذا الاكترود من الممكن قراءة إشارات الدماغ.
ويفكر العلماء في
توصيل هذا الالكترود في الدماغ مباشرة وذلك من خلال عملية جراحية معقدة
يتم فيها وضع الالكترود مباشرة أسفل الجمجمة، وبالطبع هذه الطريقة لها
العديد من المشاكل من أهمها تكون طبقة من الألياف الدموية على الالكترود
مما تجعله غير موصل ويفقد وظيفته بعد مدة من الزمن.
وبغض النظر عن الموضع
الدقيق للالكترود بالنسبة للدماغ فان فكرة عمله تتلخص في قياس التغيرات في
فرق الجهد بين الخلايا العصبية. وهذه التغيرات تعتبر إشارة كهربية يتم
تكبيرها ثم ترجمتها وفهمها بواسطة برنامج كمبيوتر.
كما انه يوجد طريقة أخرى لقياس نشاط الدماغ باستخدام الرنين المغناطيسي magnetic resonance image (MRI).
وقد استخدم الرنين المغناطيسي في الحصول على صور دقيقة للدماغ وتم
الاعتماد علي هذه التقنية لتحديد أفضل مكان لتثبيت الالكترود في الدماغ
بهدف الحصول على التأثير المطلوب بمعنى انه لو أردنا أن يقوم شخص بالتحكم
بذراع الكترونية فان هذا الشخص يتم إخضاعه لجهاز الرنين المغناطيسي ويطلب
منه تحريك ذراعه وعندها يلتقط جهاز الرنين المغناطيسي صورة للدماغ توضح
الجزء من الدماغ الذي اصدر الإشارة المطلوبة لتحريك ذراعه وهذا الجزء هو
الأنسب لتثبيت الالكترود.
التطبيقات المتوقعة لتقنية اتصال الدماغ بالكمبيوتر
من أهم التطبيقات المذهلة لتقنية BCI
هو إنتاج أجهزة يمكن التحكم بها بواسطة عملية التفكير التي تتم في الدماغ.
قد تبدو بعض هذه التطبيقات غريبة مثل القيام بممارسة العاب الفيديو
بالتفكير. أو أن تقوم بتغير محطات التلفزيون باستخدام التفكير أيضا.
والتطبيق
الأهم من هذا هو ما يمكن أن توفره هذه التقنية لشخص معاق فيمكنه أن يقوم
بتحريك ذراع الكترونية تساعده في أداء بعض المهام أو التحكم بالكمبيوتر
بمجرد التفكير فيما يريد.
Admin- Admin
- المساهمات : 346
تاريخ التسجيل : 06/09/2008
العمر : 39 -
رد: كيف تعمل تقنية اتصال دماغ الإنسان بالكمبيوتر
Admin الأحد سبتمبر 07, 2008 1:45 am
معوقات على الطريق
بالرغم
من ان العلماء قد تقدموا خطوات كبيرة في فهم المبادئ الأساسية لتوصيل
الدماغ مع الكمبيوتر إلا ان الأمر لا يسير بدقة حسب التوقعات المفترضة
وهذا يعود لعدد من الأسباب منها على سبيل المثال:
(1)
الدماغ معقد للغاية حيث ان كل أفعالنا وأفكارنا هي عبارة عن إشارات كهربية
ينتجها الدماغ إلا ان وجود 100 بليون خلية عصبية في دماغ الإنسان، وكل
خلية منها ترسل وتستقبل إشارات كهربية عبر شبكة معقدة من التوصيلات، هذا
بالإضافة إلى العمليات الكيميائية المتعلقة بعملية التفكير والتذكر
والمشاعر كل هذا يجعل عمل الدماغ معقد جدا (سبحان الله).
(2)
الإشارات الكهربية ضعيفة والتغيرات في فرق الجهد صغير جدا مما يجعل مراقبة
الإشارات الكهربية الصادرة بواسطة الدماغ يحتاج إلى أجهزة فائقة الحساسية.
(3)
الأجهزة المستخدمة في عملية الاتصال بين الكمبيوتر والدماغ في الأغلب
أجهزة لا يسهل نقلها من مكان لأخر حيث يتطلب استخدام كمبيوتر وأسلاك توصيل
ومجسات.
شركات تعمل في مجال BCI توصيل الدماغ بالكمبيوتر
شركات قليلة تعمل في مجال الـ BCI حيث ان هذه الشركات لازالت في مجال الأبحاث العلمية، وقد نتجت عن هذه الأبحاث بعض المنتجات العملية ومنها:
(1) شركة Neural Signal
طورت تقنية تمكن المصاب بالصم باستعادة القدرة على النطق. حيث يتم زرع
شريحة الكترونية في المنطقة المسئولة عن النطق في الدماغ وهي منطقة تعرف
باسم Broca،
وتقوم هذه الشريحة بإرسال الإشارات إلى كمبيوتر ومن ثم إلى السماعات
المتصلة به. ومع التدريب المستمر للشخص على استخدام هذه التقنية فانه أصبح
من الممكن ان يقوم هذا الشخص بالتفكير في الكلمة التي يريد ان يقولها ومن
ثم يقوم الكمبيوتر باستقبال الإشارات الصادرة عن الدماغ وتحويلها إلى كلمة
مسموعة.
(2) قامت وكالة ناسا لأبحاث الفضاء
بعمل مشابه ولكن عن طري قراءة الإشارات الكهربية من العصب الموجود في
الحنجرة والفم بدلا من الاتصال مباشرة مع الدماغ. وأجريت تجربة ناجحة قام
فيها الشخص تحت التجربة بالتفكير في طباعة كلمة في محرك بحث جوجل وبالفعل نجح في ان يستجيب له الكمبيوتر ويجري البحث.
(3) طورت شركة Cyberkinetics Neurotechnology Systems ما يعرف بنظام BrainGate
والذي يخدم شريحة المعاقين حركيا من خلال التحكم في الكرسي المتحرك
وتوجيهه بالتفكير فقط، وكذلك التحكم في رجل إلي أو التحكم في مؤشر الماوس
وتحريكه لعمل مهمات محددة على الكمبيوتر بمجرد التفكير. وفي هذا المقطع نشاهد كيف يقوم الشخص المستخدم لهذه التقنية بالتحكم بالكمبيوتر بواسطة التفكير.
(4)طور الباحثين اليابانيين تقنية وذلك بان قام الشخص بالتحكم في تصرفات الشخص الوهمي له في الحياة الثانية على الانترنت
وفي النهاية نقول سبحان الله علم الإنسان
بالرغم
من ان العلماء قد تقدموا خطوات كبيرة في فهم المبادئ الأساسية لتوصيل
الدماغ مع الكمبيوتر إلا ان الأمر لا يسير بدقة حسب التوقعات المفترضة
وهذا يعود لعدد من الأسباب منها على سبيل المثال:
(1)
الدماغ معقد للغاية حيث ان كل أفعالنا وأفكارنا هي عبارة عن إشارات كهربية
ينتجها الدماغ إلا ان وجود 100 بليون خلية عصبية في دماغ الإنسان، وكل
خلية منها ترسل وتستقبل إشارات كهربية عبر شبكة معقدة من التوصيلات، هذا
بالإضافة إلى العمليات الكيميائية المتعلقة بعملية التفكير والتذكر
والمشاعر كل هذا يجعل عمل الدماغ معقد جدا (سبحان الله).
(2)
الإشارات الكهربية ضعيفة والتغيرات في فرق الجهد صغير جدا مما يجعل مراقبة
الإشارات الكهربية الصادرة بواسطة الدماغ يحتاج إلى أجهزة فائقة الحساسية.
(3)
الأجهزة المستخدمة في عملية الاتصال بين الكمبيوتر والدماغ في الأغلب
أجهزة لا يسهل نقلها من مكان لأخر حيث يتطلب استخدام كمبيوتر وأسلاك توصيل
ومجسات.
شركات تعمل في مجال BCI توصيل الدماغ بالكمبيوتر
شركات قليلة تعمل في مجال الـ BCI حيث ان هذه الشركات لازالت في مجال الأبحاث العلمية، وقد نتجت عن هذه الأبحاث بعض المنتجات العملية ومنها:
(1) شركة Neural Signal
طورت تقنية تمكن المصاب بالصم باستعادة القدرة على النطق. حيث يتم زرع
شريحة الكترونية في المنطقة المسئولة عن النطق في الدماغ وهي منطقة تعرف
باسم Broca،
وتقوم هذه الشريحة بإرسال الإشارات إلى كمبيوتر ومن ثم إلى السماعات
المتصلة به. ومع التدريب المستمر للشخص على استخدام هذه التقنية فانه أصبح
من الممكن ان يقوم هذا الشخص بالتفكير في الكلمة التي يريد ان يقولها ومن
ثم يقوم الكمبيوتر باستقبال الإشارات الصادرة عن الدماغ وتحويلها إلى كلمة
مسموعة.
(2) قامت وكالة ناسا لأبحاث الفضاء
بعمل مشابه ولكن عن طري قراءة الإشارات الكهربية من العصب الموجود في
الحنجرة والفم بدلا من الاتصال مباشرة مع الدماغ. وأجريت تجربة ناجحة قام
فيها الشخص تحت التجربة بالتفكير في طباعة كلمة في محرك بحث جوجل وبالفعل نجح في ان يستجيب له الكمبيوتر ويجري البحث.
(3) طورت شركة Cyberkinetics Neurotechnology Systems ما يعرف بنظام BrainGate
والذي يخدم شريحة المعاقين حركيا من خلال التحكم في الكرسي المتحرك
وتوجيهه بالتفكير فقط، وكذلك التحكم في رجل إلي أو التحكم في مؤشر الماوس
وتحريكه لعمل مهمات محددة على الكمبيوتر بمجرد التفكير. وفي هذا المقطع نشاهد كيف يقوم الشخص المستخدم لهذه التقنية بالتحكم بالكمبيوتر بواسطة التفكير.
وفي النهاية نقول سبحان الله علم الإنسان
Admin- Admin
- المساهمات : 346
تاريخ التسجيل : 06/09/2008
العمر : 39 -
مواضيع مماثلةصفحة 1 من اصل 1
صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى