داده‌های پروژه Mental Work، که به عنوان یک نمایشگاه در آزمایشگاه هنر EPFL برگزار شد، نشان می‌دهد که رابط‌های مغز و ماشین (BMI) قابل اطمینان هستند و می‌تواند در دسترس عموم مردم قرار گیرد. هدف پروژه Mental Work، ایجاد کارخانه‌ای است که در آن کنترل ماشین‌ها با ذهن کارگران (Mental Workers) انجام می‌شود. Mental Workers از رابط‌های مغز و ماشین برای کنترل ماشین‌ها تنها به کمک ذهن خود بهره می‌برند. در آینده تعامل رابط‌های مغز و ماشین با محیط پیرامون و فیزیکی فراگیر خواهد شد. این پروژه قصد دارد کاربران را با این آینده آشنا سازد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

رابط‌های مغز و ماشین به ندرت در خارج از درمانگاه‌های پزشکی یافت می‌شود. در آزمایشگاه نیز معلولان برای کنترل صندلی‌های چرخدار با ذهن خود به ساعت‌ها یا روزهای آموزش نیاز دارند. در حال حاضر بزرگترین تجربه استفاده از BMI در قالب پروژه Mental Work انجام شده است. Mental Work به عنوان یک نمایشگاه در آزمایشگاه هنر EPFL برگزار شد.

شواهد بدست آمده از این پروژه نشان داده که می‌توان مدت زمان آموزش را کوتاه‌تر کرد، از الکترودهای خشک به عنوان یک راهکار قابل اعتماد برای BMI عمومی است و عملکرد کاربر در یک دوره نسبتاً کوتاه بهبود پیدا خواهد کرد. همچنین BMI ممکن است به زودی در اختیار یک جمعیت بسیار بزرگتر و متنوع‌تر قرار گیرد. نتایج پروژه Mental Work به توسعه رابط‌های کاربری در دسترس و کاربر پسند برای ارتباط ذهن با دنیای فیزیکی و دیجیتال کمک خواهد کرد.

جاناتان کیتس (Jonathon Keats)، هنرمند و فیلسوف تجربی می‌گوید: «این نخستین نمایشگاهی است که در آن هنر چیدمان (Installation art) را می‌توان به عنوان یک بستر تجربی برای پیشرفت علم مورد استفاده قرار داد».

بنابه گفته پروفسور خوزه میلان (José Millán)، دانشمند EPFL که سامانه BMI را برای این نمایشگاه توسعه داده است: «نتایج اولیه Mental Work نشان می‌دهد که بخش بزرگی از جمعیت می‌تواند به طور موفقیت آمیز از BMI برای تعامل با محیط پیرامون خود استفاده کند. با یک دوره آموزشی بسیار کوتاه‌تر از آنچه پیش از این نیاز بود». این گروه مجموعه‌ای منحصر بفرد از داده‌های مربوط به ۸۰۰ نفر را جمع‌آوری کرده است. زمانی که دانشمندان این مجموعه از داده‌ها را تجزیه و تحلیل و استاندارد سازی کردند، آن را با انجمن علمی BMI به اشتراک می‌گذارند.

آموزش موفق رابط مغز و ماشین در ۳۰ دقیقه به جای چند ساعت

یکی از مهمترین چالش‌های رابط‌های مغز و ماشین برای یک نمایش یا زندگی روزمره، دوره آموزشی نسبتاً طولانی و خسته کننده آن است. در این دوره کاربر یاد می‌گیرد تا با سامانه ارتباط برقرار کند و سامانه الگوی مغز منحصر به فرد کاربر را برای یک فعالیت ویژه تشخیص دهد. این دوره روزها یا هفته‌ها طول می‌کشد. میلان می‌گوید: «بزرگترین خوشنودی ما، کاهش قابل توجه در زمان آموزش مورد نیاز برای استفاده از BMI تا ۳۰ دقیقه است». این کاهش از طریق یک الگوریتم قوی، ساده‌سازی فرآیند انطباق و همچنین پیاده‌سازی قاعده‌مند پروتکل روی بیش از صدها کاربر به دست آمد.

کنترل رابط های مغز و ماشین دشوار است، اما می‌تواند به سرعت بهبود یابد

بازدید کنندگان Mental Work به یک پرسشنامه استاندارد که در نمایش جاسازی شده بود و به اطلاعات فعالیت مغز مرتبط میشد پاسخ دادند. آنها به طور دائم گزارش دادند که وظایف ذهنی مورد نیاز سخت بوده است، درصورتی که پیش‌بینی می‌شد کنترل BMI بدون زحمت باشد. با این حال بیش از یک سوم از کاربران قادر بودند در نخستین تلاش ۵۵٪ دستورات را ارائه دهند. داده‌ها نیز نشان می‌دهد که بسیاری از Mental Workers که در نخستین تلاش ناکام بودند در نهایت با تکرار توانستند مهارت‌های کنترل BMI را به میزان قابل توجهی کسب کنند. میلان می‌گوید: «ما اکنون در حال مطالعه نحوه تغییر الگوهای مغز هستیم. با تمرکز ویژه روی بررسی نحوه ایجاد این الگوها در فرآیند یادگیری، می‌توان قواعدی برای بهبود و سرعت بخشیدن به کنترل مغزی کشف کرد».

فناوری الکترودهای خشک در یک فضای عمومی

یک فناوری توانمند ساز برای نمایش Mental Work و استفاده بیشتر از رابط‌های مغز و ماشین، ظهور فناوری الکترودهای خشک برای اندازه‌گیری EEG (سیگنال الکتریکی مغز) است. الکترودهای خشک سرعت بالایی دارد و نیازی به استفاده از ژل رسانایی ندارد. Michael Mitchell، تهیه کننده Mental Work می‌گوید: «زمانی که ایده این پروژه در سال ۲۰۱۲ بوجود آمد، فناوری الکترودهای خشک EEG برای یک نمایش عمومی به اندازه کافی قوی نبود. سپس سامانه Wearable Sensing با الکترودهای خشک برای دریافت سیگنال‌ها در رده پژوهشی توسعه یافت و این شرکت به عنوان یک حامی تجاری وارد این بازار شد. در نهایت ایده‌های ما با واقعیت این فناوری همخوانی داشت». بنابر تحلیل‌های اولیه این آزمایشگاه از ۵۳۰ شرکت کننده در لوزان، ۲۳ درصد از EEGهای ضبط‌ شده آنها دارای کیفیت بالا بود. ۴۷ درصد کیفیت متوسط ​​به بالا داشتند و ۱۲ درصد سیگنال‌ها کیفیت کمی داشتند. این یک نتیجه بسیار دلگرم کننده بود زیرا از اعتبار این فناوری‌های جدید در زندگی واقعی پشتیبانی می‌کرد.

آینده Mental Work

Mental Work در حال حاضر به بستری نظم دهنده و مشارکتی برای مهندسی عصبی و مطالعه تجربه کاربران در سوییس تبدیل شده است. Campus Biotech در ژنو میزبان یک چهارم ماشین‌های Mental Work برای سه سال آینده خواهد بود. و با همکاری EPFL و HEIG-VD در Yverdon فرصتی را برای توسعه و آزمایش فناوری رابط مغز و ماشین فراهم می‌کند. افزون بر این، کشف‌های بالینی و پیشرفت‌های الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای کنترل BMI همچنان ادامه خواهد داشت. افراد دارای معلولیت شدید نه تنها از کنترل بهتر پروتزهای عصبی بهره‌مند خواهند شد، بلکه دوره‌های آموزشی کوتاه‌تر می‌شود و تلاش لازم برای کنترل و نگهداری آنها کاهش می‌یابد.

«Mental Work بستری پژوهشی، هنری، فلسفی و علمی است و ارزش Mental Work به عنوان یک محرک پیشرفت افزایش یافته است».

در همین زمینه بخوانیم:

>>بازیابی بخشی از عصب‌ها به کمک توانبخشی رابط مغز و ماشین

>>استفاده از یادگیری ماشین برای بهبود قابلیت ربات های پوشیدنی و کمک به افراد دچار نقص حرکتی

>>۳ فناوری مغزی که در آینده نزدیک شاهد آن خواهیم بود

منبع: news.epfl.ch