التعريف بواجهة الدماغ والحاسوب وتطبيقاته

لم يعد التّخاطر الذّهنيّ ومعرفة ما يدور بعقلك وهمًا بعد الآن؛ حيث طوّرت شريحة «واجهة الدّماغ والحاسوب (Brain-Computer Interface – BCI)»؛ وهي وسيلة اتّصالٍ مباشرٍ بين المخّ وجهازٍ خارجيٍّ، لتمكين أداء مهامّ عن طريق تلك «الشّريحة» مثل التّحكّم بالحركة. كما يُمكن عن طريقها اختبار «تخطيط كهربيّة الدّماغ (electroencephalography – EEG)»، أي رصد ومراقبة الإشارات العصبيّة والأنشطة المختلفة داخل الدّماغ عن طريق مجموعةٍ معقّدةٍ من العمليّات والخوارزميّات. إضافة إلى ذلك، يُمكن استنباط وتحليل أنماطٍ معرفيّةٍ معيّنةٍِ بمساعدة تلك الخوارزميّات المستخدمة وبالاستعانة بالذّكاء الاصطناعيّ وبوضع الكثير من المستشعرات في أماكن مختلفةٍ داخل الدّماغ.^[1]

يُذكر أنّ الدّافع الرّئيسيّ وراء تلك التّقنيّة هو مساعدة مرضى الإعاقات الحركيّة على ممارسة الأنشطة اليوميّة، فالشّخص المُصاب يستطيع التّحكّم بالأجهزة المُعاونة بمجرّد التّفكير. والأمر ليس مقتصرًا على التّكيُّف مع الأمراض المختلفة، بل أيضًا يمكن لهذه التّقنيّة علاج الكثير من الأمراض المُزمنة كالزّهايمر والقلق والإدمان وغيرها.^[1]

طُموح إيلون ماسك وتحديات

يرى رجل الأعمال الشّهير «إيلون ماسك» بإمكان سيطرة الذّكاء الاصطناعيّ على البشر بحلول عام (2025)؛ فهو قادرٌ على تحصيل كمٍّ غير محدودٍ من المعلومات المختلفة، بالإضافة إلى خطر استغلال تلك الخُوارزميّات المعقّدة الّتي تُدير الذّكاء الاصطناعيّ؛ فهو يستطيع التّعلّم من تلقاء نفسه باستمرارٍ إلى أن يُحلّل تلك البيانات والمعلومات بكفاءةٍ لصالحه.^[2]

لذا يتطلّع «ماسك» وفريقه عبر شركته «نيورالينك» -وهي الشّركة المهتمّة بتصميم شريحةٍ مُتطوّرةٍ تُزرع في الدّماغ لتحقيق اتّصالٍ مباشرٍ بين الدّماغ والحاسوب- إلى إحداث طفرةٍ تكنولوجيّةٍ تُواكب نموّ وتطوّر قدرات الذّكاء الاصطناعيّ في المستقبل.^[2]

يعتقد «ماسك» بخطورة الوصول إلى نقطة «التّفرّد (Singularity)»؛ وهي نظريّةٌ تُفيد بتصاعد التّطوّرات التّكنولوجيّة إلى الحدّ الّذي تصعب السّيطرة عليه؛ فيُمكن لقدرات وذكاء الآلة -وفقًا لتلك النّظريّة- أن تصل لمستوى ذكاء الإنسان، بل أن تتخطّاه، خصوصًا مع تطوّرات «النّانوتكنولوجي (Nanotechnolgy)».^[2]

وقال «ماسك» في حوارٍ له مع كارا سويشر(Kara Swisher):^[3]

عندما تفوق قدرات الذّكاء الاصطناعيّ قدرات البشر، علينا أن نعي ونقلق حيال ذلك التّطوّر؛ فالموضوع أشبه بفوارق الذّكاء بين الإنسان والقطّة.

وعلى الجانب الآخر من الصّورة نجد تحدّياتٍ عدّةً عندما يتعلّق الأمر بالتّطبيق الفعليّ؛ تتمحور على 3 محاور رئيسيّةٍ: القراءة، وفكّ التّشفير، والمعلومات المرجعيّة.^[4]

مرحلة القراءة (Reading)

تبدأ فعالية التّقنيّة بمحاولة الوصول إلى الجهاز العصبيّ والأنشطة الدّماغيّة لعمليّة التّواصل والرّصد بمساعدة الشّريحة الإلكترونيّة؛ فتلك الشّريحة تحتوي على الأنشطة المرصودة من الدّماغ لتُقرأ لاحقًا.^[4]

كانت تُجرى تلك العمليّة في السّابق دون الحاجة إلى جراحةٍ باستخدام «جهاز التّصوير بالرّنين المغناطيسيّ الوظيفيّ (functional MRI)» ولكنّ فعّاليّتها ليست مجديةً بالشّكل المطلوب والمُتوقّع؛ فالدّقّة كانت منقوصةً ممّا دفع إلى الاعتماد حديثًا على زرع  العديد من الأقطاب الكهربائيّة (Electrodes) بأماكن متفرّقةٍ بالدّماغ للحصول على دقّةٍ أكبر في رصد الأنشطة الدّماغيّة والإشارات العصبيّة.^[4]

وبذلك نستطيع محاولة ترجمتها إلى معلوماتٍ وأنماطٍ مختلفةٍ نتمكّن من خلالها من معرفة ما يفكّر به المخّ ورصد المشاعر المختلفة أيصًا. ولكن هناك عائقٌ وهو معرفة أيّ جزءٍ بالتّحديد -تشريحيًّا- يجب أن يُرصد ويُراقب فضلًا عن تعقيد التّفاعلات بين المناطق الدّماغيّة المختلفة.^[4]

يعتقد البعض أنّ «مرض شلل الرّعاش باركنسون (Parkinson’s tremors)» المصاحب بأعراض ارتعاشاتٍ عضليّةٍ، يكمن بمنطقة الدّماغ المسؤولة عن التّفاعلات الدّماغيّة المتحكّمة في النّشاط العضليّ (تلك المنطقة الّتي نستطيع من خلالها وضع «الشّريحة» لرصد أنشطة الدّماغ)، ولكنّ ذلك الاعتقاد ليس صحيحًا، فهذه الورقة البحثيّة تبيّن أماكن موت الخلايا الدّماغيّة بمرضى باركنسون حيث تُساهم تلك الخلايا الميّتة في دائرةٍ من التّفاعلات المختلفة تتواجد -على الأقلّ- في (6) أماكن أخرى بالدّماغ.^[4]

وعلى الرّغم من صعوبة تمكّن الشّريحة من التّحكّم بالذّاكرة، إلّا إنّ الحلول الأخرى تتعدّد باختلافات الحالات. فعلى سبيل المثال: يستطيع مبتوري الأطراف التّحكّم بالشّريحة، وذلك عن طريق وضعها بالأماكن القريبة من الأجزاء المبتورة.^[4]

ثمّة طريقةٌ أخرى نستطيع بها قراءة الأنشطة الدّماغيّة المختلفة، ألا وهي وضع الشّريحة بالقرب من العمود الفقريّ. وبتلك الطّريقة نستطيع الحُصول على مزايا كبرى تُمكّن المرضى من التّكيُّف مع تلك الأمراض المزمنة ولكن بطريقةٍ أكثر أمانًا مقارنةً بزرع الأقطاب الكهربائيّة بالدّماغ وما يتبعها من مخاطر وتعقيداتٍ نحن في غنًى عنها. ولكنّها ليست مناسبةً لجميع المرضى، بل متاحةٌ فقط لمجموعةٍ قليلةٍ منهم.^[4]

مرحلة فك التشفير (Decoding)

وبعد الانتهاء من عمليّة القراءة المبدئيّة، يبقى تحدٍّ آخر وهو كيفيّة ترجمة أنشطة المخّ المختلفة إلى لغةٍ رقميّةٍ تفهمها الشّريحة الإلكترونيّة. فإنّه لا يوجد نمطٌ موحّدٌ يجب أن نرصده وحسب؛ فأنشطة المنطقة البصريّة داخل الدّماغ مختلفةٌ عن المنطقة المسؤولة عن الذّكريات على سبيل المثال.^[4]

ولكن من ضمن الطُّرق الّتي يُمكن أن تسهّل عمليّة التّرجمة، الاعتماد على تقنيّة التّعلّم العميق (Deep Learning)؛ حيث يمكنها تحسين مؤشّر نسبة الإشارة إلى الضّوضاء (SNR)، حيث كلّما زادت القيمة، زادت الجودة؛ أي تشويشٌ أقلّ. فتجب السّيطرة على الأماكن المشوّشة والتّباين الموضعيّ (subject-to-subject variability) بالدّماغ نظرًا للمميّزات الآتية:^[5]

• تحسينٌ من جودة التّصنيف (Classification) ورفع دقة التّعميم (Generalization). وهما على الترتيب، قدرة الخوارزميّة على تصنيف الأشياء وفقًا لصفاتٍ معيّنةٍ تُميّزها، وقدرتها على التّعامل مع معلوماتٍ جديدةٍ وفقًا لما تعلّمته سابقًا. ممّا يرفع من جودة التّطبيق الواقعيّ والتّعايش معه.
• تنقية المعلومات الدّماغيّة من أيّ تشويشٍ ناتجٍ بالدّماغ ممّا يُساهم بتعزيز وفعّاليّة التّقنيّة.
• هندسة المقاييس (Feature engineering). بالاستعانة بالخبرات البشريّة في مجال التّعلّم العميق، يُمكن لهؤلاء الخبراء تقديم إفادةٍ في جوانب محدّدةٍ، ولكن يصعب الأمر عندما يتعلّق بالتّعميم؛ فتطوير الخوارزميّات الذّكيّة أمرٌ ضروريٌّ لمعالجة السّمات المعقّدة بشكلٍ تلقائيٍّ. 

نتعلّم ممّا سبق أهمّيّة الاستعانة بالتّعلّم العميق لما يميّزه من خياراتٍ أفضل، ولقدرته على تصنيف واستخلاص السّمات المختلفة اللّازمة لعمل التّقنيّة بشكلٍ فعّالٍ.^[5]

مرحلة المعلومات المرجعية (Feedback)

يتميّز المخّ البشريّ بطبيعته المرنة حيث قابليّته لإعادة التّعلم، ويظهر ذلك في قدرته على التّحكّم بالأعضاء في حالة تعرّضها لضررٍ بالغٍ مثل السّكتة الدّماغيّة. ما يُمكننا فعله هو برمجة الشّريحة بشكلٍ أكثر دقّةٍ، وبذلك يستطيع المخّ التّكيُّف وإعطاءها المدخلات والمعلومات اللّازمة لإنهاء مهمّةٍ ما.^[4]

وهذا يتطلّب درجاتٍ مختلفةً ومحسوبةً من «المعلومات المرجعيّة» لكي يعي المخّ بالأشياء الّتي يفعلها بالشّكل المطلوب، والأشياء الّتي تحتاج إلى مراجعةٍ. أي أنّ تلك الإشعارات أو المعلومات المرجعيّة يمكنها أن تحسّن المخّ في قيامه بأنشطةٍ معيّنةٍ بشكلٍ أفضل.^[4]

دعنا نأخذ مثالًا بسيطًا، وهو تعامل المخّ مع حركة الأطراف؛ فالشّخص يُمكنه مراقبة أفكاره أثناء قيامه بحركة أطرافه كما لو أنّه يحرّك طرفًا صناعيًّا، ولكن يختلف الأمر كثيرًا في حال الخبرات الّتي لم يتعرّض لها: فمثلًا، هل الشّخص المُصاب بالعمى يستطيع تقييم مدى إدراكه بمدخلاته البصريّة؟^[4]

توجد درجاتٌ أُخرى من تلك المعلومات المرجعيّة. في حالة قيامنا بالحركة مثلًا، إذا قمت بجلب فنجانٍ من القهوة؛ فالتّصرّف الطّبيعيّ الّذي ستسلكه هو أن تلقي نظرةً سريعةً على الفنجان، ثمّ تتحرّك دون مُراقبة الفنجان أثناء جلبه. وذلك لأنّ نظام جسدنا يتعقّب مسار كلّ أجزائه. وتُدعى تلك العمليّة «استقبال الحسّ العميق (proprioception)». ونريد أيضًا معرفة إذا كان الفنجان ساخنًا، والتّأكّد من القوّة المناسبة عندما نمسكه حتّى لا ينكسر.^[4]

إذن الشّريحة الفعّالة لن تكون نظامًا أحاديّ الاتّجاه، بل ستشمل سلسلةً من التّواصل المتبادل بينها وبين المخّ.^[4]

مخاوف أخلاقية وآثار نفسية محتملة

يتساءل البعض عن مخاوف تراودهم بخصوص تلك التّقنيّة وفاعليّتها، وهل تلك التّقنيّة آمنةٌ حقًّا أم بها ثغراتٌ يجب التّحذير منها؟^[6]

يخبر مريض رقم (6) فريدرك جيلبرت (Frederic Gilbert) -وهو مهتمٌّ بالأخلاقيّات المتعلّقة بتقنيّة واجهة الدّماغ والحاسوب بجامعة تَسمانيا بهوبارت (University of Tasmania in Hobart)‏- :«صار ذلك الشّىء بمرور الوقت جزءًا لا يتجزّأ من هويّتي.»^[6]

حاور جيلبرت (6) مرضى شاركوا في الاختبار الإكلينيكيّ الأوّل محاولةً لفهم تأثير الشّريحة على المرضى؛ حيث يريد أن يفهم كيف لشخصٍ مصاحبٍ لتلك الشّريحة الإلكترونيّة أن يتكيّف مع هذا الوضع وما الآثار النّفسيّة المحتملة؛ فيصف حالة مريض رقم (6) المصاحب للشّريحة بـ«التّعايش الجذريّ (radical symbiosis)» على حدّ وصفه. وهو مصطلحٌ مُقتبسٌ من علم البيئة يشير إلى التّعايش السّلميّ المتناغم بين كائنين مختلفين.^[6]

يستخدم مصطلح التّعايش هذا بشكلٍ مُتزايدٍ بسبب اهتمام المختصّين بالتّكنولوجيا بربط الإنسان بالذّكاء الاصطناعيّ، الشّيء الّذي يجب أن ينتبه إليه من يريد العيش بالشّريحة.^[6]

تُمثّل إحدى الشّواغل الّتي أعرب عنها علماء الأخلاق العصبيّة في دمج التّكنولوجيات الرّقميّة مع الأدمغة البشريّة. ومع استخدام خوارزميّات الذّكاء الاصطناعيّ -الّتي تتكيّف عمليّاتها بصورةٍ مستقلّةٍ- تُثار عدّة تساؤلاتٍ مثل: هل يظلّ الشّخص متمتّعًا بالتّحكّم الذّاتيّ؟^[6]

ففي حالة تحكّم جهاز قياس السّكّر في ضبط مستوى الأنسولين بشكلٍ تلقائيٍّ لعلاج مرض السّكّر نيابةً عن المريض فلا مشكلة. ولكن تبدأ الإشكاليّة عندما تحدث التّدخّلات في الدّماغ حتّى لو بأغراضٍ علاجيّةٍ. مثلًا: شخصًا يستخدم تقنيّة الدّماغ والحاسوب لإدارة اضطراب الحالة المزاجيّة؛ قد يجد نفسه عاجزًا عن التّعبير عن مشاعره السّلبيّة حتّى في المواقف الاجتماعيّة مثل حضور جنازةٍ ما.^[6]

يقول جيلبرت:^[6]

عندما تملك شريحةً متّصلةً بالدّماغ لغرض التّحسين من جودة الأفكار واتّخاذ القرار؛ فمن الممكن للشّريحة أن تعرّضك للخطر.

في هذا الاختبار مُنح مريض رقم (6) ومرضى آخرون -سبقت مقابلتهم مع جيلبرت- جهازًا للتّحكّم بنوبات الصّرع (epilepsy management)، قد صُمّم لإبقاء المرضى تحت السّيطرة عن طريق إخطارهم -بتنبيهٍ صوتيٍّ- باحتماليّة الإصابة بنوبةٍ مع إعطائهم خيارات أخذ الأدوية.^[6]

وبالرّغم من هذه الخاصّيّة، أصبحت الشّريحة عاملًا هامًا في اتّخاذ القرار لـ(5) مرضى من الـ(6) الّذين شاركوا. لقد تجاهل مريضٌ من الـ(6) الشّريحة، بينما قَبِل مريض رقم (6) بالشّريحة وتقبلها كجزءٍ لا يتجزّأ من ذاته الجديدة. وارتضى (3) مرضى من الـ(6) بالشّريحة بدون الشّعور بتغيّرٍ في ذواتهم، ولا يمانعون في الاعتماد على نظام الشّريحة. إلّا إنّ المريض الأخير المتبقّي أصيب بالاكتئاب مبيّنًا بأنّ الشّريحة أفقدته السّيطرة.^[6]

يقول جيلبرت:^[6]

أنت من تملك قرارك النّهائيّ حيال اقتنائك الشّريحة. ولكن عندما تدرك أنّها أكثر فاعليّةً في الإطار المحدّد لها، سوف تعتمد عليها وتقدّمها على القرارات النّابعة منك شخصيًّا.

ويهتمّ علماء الأخلاق العصبيّة (Neuroethicists) بالتّعاون مع مختلف العلماء، والأطبّاء، والمهندسين لتقليل الأمراض النّفسيّة المحتملة الخاصّة بالجهاز العصبيّ (Neuropsychiatric diseases) وتمكين المرضى بالتّحكّم بأفعالهم وتصرّفاتهم بشكلٍ طبيعيٍّ.^[6]

ضمانات الخصوصية

مسألة الخصوصيّة من المسائل المهمّة في هذه التّقنيّة؛ وقد يتبادر في ذهن البعض احتماليّة حدوث اختراقٍ للشّريحة الإلكترونيّة إن تمكّنت من جمع المعلومات والذّكريات من الدّماغ.
يقول الباحث والمتخصّص في علم الأخلاق العصبيّة مارسيلو أينكا (Marcello Ienca) معلّقًا على مسائل الخصوصيّة:^[6]

  تُعدّ معلومات الدّماغ من أكثر المسائل خصوصيّةً ومقربةً لدى الإنسان.

فيُمكن أن يتلصّص بعض المتسلّلين (Hackers) على تلك المعلومات الخاصّة، أو يساء استخدام التّقنيّة لدى بعض الشّركات.^[6] 

يقول أينكا إنّ علماء الأخلاق العصبيّة (Neuroethicists) يجبرون مطوّري الشّريحة الإلكترونيّة على الاهتمام بمسائل الخصوصيّة والأمان للحفاظ على بيانات المستخدم ومنع محاولات مواقع التّواصل الاجتماعيّ من أيّ إمكانيّة وصولٍ للمعلومات الشّخصيّة؛ الشّيء الّذي يعدّ تحدّيًا بالنّسبة للتّقنيّة العصبيّة (Neurotechnology).^[6] 

متى ستتواجد التقنية في السوق

بعد كلّ ما سبق، وعلى الرّغم من أنّ تطوير تلك الشّريحة يبدو أمرًا مستحيلًا، يجدر التّذكير بأنّ تلك التّقنيّة قد حقّقت بعض الأمور المذهلة كما يتّضح في هذا الفيديو. أصبحت الزّراعات الّتي تحفّز الأعصاب بشكلٍ مباشرٍ لتحسين قدرة السّمع أمرًا شائعًا. وهناك أيضًا تطبيقاتٌ ناجحةٌ لعمليّات زرع شبكيّة العين لتحفيز العصب البصريّ لاستعادة رؤيةٍ محدودةٍ، وغيرها من الإنجازات الواعدة بخصوص هذا الحقل المتعلّق بالأطراف الصّناعيّة المتحرّكة، وبعض التّطبيقات المتخصّصة في «التّحفيز العميق للدّماغ (deep brain stimulation)» لمعالجة أمراضٍ مثل مرض «شلل الرّعاش باركنسون» والاكتئاب السّريريّ.

 

 

إذا نظرت لتاريخ إصدار الفيديو، ستندهش عندما ترى أنّ تاريخه يرجع لعام (2012). فمن الواضح أنّ هُناك قفزةً معتبرةً لتكنولوجيا كانت تجريبيّةً واعدةً إلى أن أصبحت شيئًا يُمكن الاستفادة به على نطاقٍ أوسع.^[4]