چین از نخستین رابط مغز و کامپیوتر دوطرفه رونمایی کرد

دانشمندان چینی از نخستین رابط مغز و کامپیوتر (BCI) دوطرفه تطبیقی جهان رونمایی کردند که بهره‌وری را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

به گزارش تک‌ناک، طبق این پژوهش جدید، این سیستم نسبت به رابط‌های سنتی مغز و کامپیوتر، کارایی را ۱۰۰ برابر بهبود می‌بخشد. محققان دانشگاه Tianjin و دانشگاه Tsinghua ادعا می‌کنند که این نوآوری می‌تواند به‌زودی در دستگاه‌های پوشیدنی و قابل حمل برای کاربردهای پزشکی و مصرفی ادغام شود.

برخلاف مدل‌های سنتی که تنها سیگنال‌های مغزی را رمزگشایی می‌کنند، این سیستم امکان یادگیری دوطرفه بین مغز و ماشین را فراهم می‌کند. این تعامل متقابل، عملکرد پایدار را در طول زمان تضمین می‌نماید و گامی کلیدی در جهت افزایش قابلیت اطمینان این فناوری در استفاده‌های روزمره به حساب می‌آید.

رابط‌های مغز و کامپیوتر از دهه ۱۹۷۰، امکان کنترل دستگاه‌ها را تنها از طریق افکار فراهم کرده‌اند و سیگنال‌های مغزی را به فرمان‌های عملیاتی تبدیل می‌کنند. اگرچه تحقیقات اولیه بر کمک به افراد ناتوان متمرکز بود، اما امروزه کاربردهای این فناوری شامل بازی، کنترل پهپاد بدون دست و سایر فناوری‌های تعاملی است.

با وجود این پیشرفت‌ها، رابط‌های مغز و کامپیوتر سنتی با یک چالش اساسی مواجه هستند. آنها تنها در یک جهت عمل می‌کنند و مغز هیچ بازخوردی دریافت نمی‌کند، که به تنظیم و بهبود کنترل کمک نماید. این نبودِ تطبیق‌پذیری، در طول زمان باعث کاهش عملکرد سیستم می‌شود.

یکی از چالش‌های اساسی در توسعه فناوری BCI، دستیابی به یادگیری متقابل بین مغز و ماشین است. محققان دریافتند که تغییرات سیگنال‌های مغزی، تنها نوسانات تصادفی ناشی از احساسات یا خستگی نیستند، بلکه تحت تأثیر نحوه تعامل مغز با رابط مغز و کامپیوتر قرار دارند.

آنها با استفاده از این یافته، یک چارچوب دوحلقه‌ای طراحی کردند، که از یک تراشه memristor —یک سخت‌افزار کم‌مصرف با قابلیت شبیه‌سازی شبکه‌های عصبی— بهره می‌برد تا تعامل بین مغز و ماشین را طبیعی‌تر کند.

این سیستم دارای دو حلقه کلیدی است، که یک حلقه یادگیری ماشینی می‌باشد و رمزگشا را به‌طور مستمر به‌روزرسانی می‌کند تا با تغییرات سیگنال‌های مغزی سازگار شود و یک حلقه یادگیری مغزی است، که از طریق بازخورد آنی به کاربر در بهبود کنترل کمک می‌کند.

این سیستم دوحلقه‌ای در مقایسه با رابط‌های دیجیتال سنتی مغز و کامپیوتر توانست بهره‌وری را بیش از ۱۰۰ برابر افزایش دهد و هم‌زمان باعث کاهش ۱۰۰۰ برابری مصرف انرژی شود.

همچنین این جهش فناورانه امکان اجرای وظایف پیچیده‌تری را فراهم می‌کند. رابط‌های مغز و کامپیوتر سنتی اغلب تنها دو درجه آزادی دارند، که مانند حرکت یک پهپاد به سمت بالا و پایین یا چپ و راست است. اما این سیستم جدید چهار درجه آزادی دارد و به کاربر اجازه می‌دهد علاوه بر این حرکات، کنترل حرکت به جلو و عقب و چرخش را تنها با سیگنال‌های مغزی انجام دهد.

در آزمایش‌هایی که به مدت شش ساعت با حضور ۱۰ شرکت‌کننده انجام شد، مشخص شد که این سیستم تطبیقی، دقت را حدود ۲۰ درصد نسبت به مدل‌های غیرتطبیقی بهبود می‌بخشد. همچنین این پژوهش ثبات عملکرد در بلندمدت و امکان یادگیری تدریجی را برای کاربران نشان داد، که پتانسیل عملی این فناوری را تقویت می‌کند.

این تحقیقات یک پایه نظری قوی و پشتیبانی فنی برای توسعه سیستم‌های عملی رابط مغز و کامپیوتر دوطرفه ارائه کرده و مسیرهای جدیدی را برای پیشرفت هوش یکپارچه مغز و ماشین باز کرده است.

ایالات متحده، اروپا و چین همگی نقش مهمی در توسعه فناوری رابط مغز و کامپیوتر دوطرفه داشته‌اند. شرکت‌هایی مانند Neuralink متعلق به ایلان ماسک بر توسعه ایمپلنت‌های مغزی تهاجمی تمرکز دارند، در حالی که پژوهشگران چینی موفقیت‌های چشمگیری در توسعه رابط‌های مغز و کامپیوتر غیرتهاجمی و تطبیقی به دست آورده‌اند.

این دستاورد جدید، تعهد چین به بهبود کارایی و کاربرپسندتر شدن رابط‌های مغز و کامپیوتر را نشان می‌دهد. با ایجاد امکان تعامل دوطرفه میان مغز و ماشین، این سیستم جدید گامی مهم در مسیر یکپارچه‌سازی این فناوری به حساب می‌آید.