چرا ايلان ماسك پروژه نورالينك را توسعه مي‌دهد؟
در طول دهه‌ي گذشته، ايلان ماسك با ايجاد دگرگوني‌هايي عظيم در صنايع بانكداري، خودروسازي، ساخت راكت و انرژي، در زماني نسبتا كوتاه به يكي از مشهورترين افراد روي زمين تبديل شده است. او با كنار زدن صنايع ريشه‌دار و كسب شهرت در عرصه‌هاي يادشده جايگاهي پيامبرگونه و منحصربه‌فرد نزد علاقه‌مندان به فناوري پيدا كرده و اكنون ظاهرا با تازه‌ترين كسب‌وكارش درتلاش است تا آن جايگاه را به سطحي بالاتر ارتقا دهد.
نورالينك (Neuralink) كه با هدف توسعه‌ي فناوري‌هاي لازم براي آشكارسازي اسرار حياتي‌ترين عضو بدن يعني مغز آغاز به‌كار كرده است، از نگاه برخي جذاب‌ترين كسب‌وكار ماسك تا به امروز محسوب مي‌شود. ما تاكنون DNA انسان را رمزگشايي كرده و حتي روش‌هايي براي ويرايش گزينشي آن يافته و دستگاه‌هايي بسيار كوچك ساخته‌ايم كه مي‌توانند در بدنمان كاشته شوند تا ضربان قلبمان را اصلاح كنند. ما مي‌توانيم اعضاء بدن را از اهداكنندگان بگيريم و به افراد نيازمند انتقال دهيم؛ مفاصل بدن را به‌طور كامل تعويض كنيم و از سلول‌هاي بنيادي، پوست مصنوعي پرورش دهيم.
با وجود تمام دستاوردهاي يادشده، مغز هنوز از بسياري جهات عضوي رازآلود باقي مانده است و هنگامي كه نقصي در آن رخ مي‌دهد، تا حد بسيار زيادي از مداخله و درمان ناتوان هستيم. آگاهي از نحوه‌ي عملكرد اين عضو كه در نگاه برخي از جمله واپسين عرصه‌هاي بزرگ فتح‌نشده‌ي علم محسوب مي‌شود، هنوز تا حد بسيار زيادي پايين است.
در نگاه اول به‌انديشه متخصصين مي‌آيد كه هدف نورالينك ساخت انسان‌هاي سايبورگ است
شناخت مغز از جمله واپسين عرصه‌هاي بزرگ فتح‌نشده‌ي علم محسوب مي‌شود
اگر صرفا به عناوين اخبار علمي نگاه بياندازيد، به‌انديشه متخصصين خواهد آمد كه ماسك با نورالينك درصدد ساخت انسان‌هاي سايبورگ است؛ بدان معني كه افراد سالم براي تقويت عملكرد مغزشان داوطلبانه درون‌كاشت‌هاي زيست‌پزشكي دريافت مي‌كنند. اما درواقع اشاره‌ي مكرر ماسك به لاخبار تخصصي ادغام انسان با هوش مصنوعي، صرفا اقدامي در جهت ايجاد هياهو پيرامون كسب‌وكار تازه‌اش است. در حقيقت نورالينك معنايي بسيار بيشتر دارد و شايد براي افراد معمولي كمتر هيجان‌انگيز باشد. اين فناوري مي‌تواند به افزايش سرعت شناخت مغز كمك كند و به افراد مبتلا به اختلال‌ها و آسيب‌هاي مغزي شديد زندگي شادتر و طولاني‌تري ببخشد.
براي درك آنچه نورالينك درتلاش براي دستيابي به آن است، بايد ابتدا به فناوري‌هايي نگاه بياندازيم كه اين شركت به‌دنبال بهبودشان است و دركي مختصر از چگونگي كاركرد سيستم عصبي پيدا كنيم. براي شناخت ابعاد مختلف جاه‌طلبي تازه‌ي ماسك با اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران همراه باشيد.
ما در بدنمان براي دريافت اطلاعات درباره‌ي جهان پيرامون، انواع مختلفي از گيرنده‌ها را داريم. به‌عنوان مثال، سلول‌هاي مويي گوش داخلي را درانديشه متخصصين بگيريد كه پس از ارتعاش به‌واسطه‌ي صدا و اندامي حلزون‌شكل به‌نام حلزون گوش فعال مي‌شوند. حلزون گوش به‌نحوي شكل گرفته كه به‌لطف سختي ناهمگون غشاي پايه در امتداد طول آن، فعال‌سازي بخش‌هاي مختلفش به‌واسطه‌ي بسامدهاي متفاوت امكان‌پذير است؛ بدان معني كه پايه‌ي حلزون گوش، نزديك‌ترين قسمت به پنجره‌ي بيضي‌شكل متصل به گوش بيروني به بسامدهاي بالا تا ۲۰ هزار هرتز حساس است. هرچه به عمق بيشتري از اين اندام حسي حلزوني‌شكل مي‌رويم، بسامدهاي پايين‌تر، سلول‌هاي مويي را به لرزه درمي‌آورند تا آنجا كه وقتي به نوك حلزون گوش برسيم، تشخيص بسامدهاي كوتاه به اندازه‌ي ۲۰ هرتز امكان‌پذير مي‌شود.
(براي مشاهده‌ي تصوير در اندازه‌ي بزرگ روي آن كليك كنيد)
كاشت حلزون مي‌تواند امكان شنيدن را به كودكاني بدهد كه از بدو تولد ناشنوا بوده‌اند
سلول‌هاي مويي وقتي فعال شوند، ازطريق عصب شنوايي تكانه‌هاي الكتريكي را براي تفسير به مغز ارسال مي‌كنند؛ اما انشعاب تدريجي هزاران نورون در مسير حركتشان به سمت مقصد نهايي موجب مي‌شود كه فرايند دقيق تفسير صدا در مغز به‌نحو ديوانه‌واري پيچيده و فراتر از دانش انسان باشد. بااين‌حال، به‌لطف درك ما از مرحله‌ي ورودي سيگنال، اگر بخواهيم توانايي شنيدن را به افراد ناشنوا ببخشيم، مي‌توانيم صرفا گوش را به‌عنوان اندامي حسي به‌كلي كنار بگذاريم و سيستم عصبي را به‌طور مصنوعي شبيه‌سازي كنيم. اين دقيقا همان كاري است كه كاشت‌هاي حلزوني انجام مي‌دهند و دانشمندان به‌وسيله‌ي آن‌ها مي‌توانند امكان شنيدن را به كودكاني بدهند كه از بدو تولد ناشنوا بوده و هرگز صداي مادرشان را نشنيده‌اند. اگر تا به حال خنده‌ي اين كودكان را در ويدئوهاي پربازديد شبكه‌هاي اجتماعي ديده باشيد، اهميت چنين فناوري ارزشمندي را درك خواهيد كرد.
اما كاشت حلزون دقيقا چگونه كار مي‌كند؟ اين دستگاه متشكل از ميكروفون و پردازنده‌ي صدايي است كه به‌طور منظم سيگنال‌هاي الكتريكي را براي ارسال به الكترود آرايه‌اي توليد مي‌كند كه درواقع به‌طور مستقيم درون حلزون گوش جاسازي شده است تا از آنجا بتواند به‌طور مستقيم اعصاب گوش داخلي را با تكانه‌هاي الكتريكي شبيه‌سازي كند. كاشت حلزون هم سلول‌هاي مويي گوش داخلي و هم ساختارهاي انتقال‌دهنده‌ي صدا در گوش بيروني را دور مي‌زند و درنهايت مي‌تواند به افرادي كمك كنند كه براثر اختلال در اين بخش‌ها قادر به شنيدن نيستند.
كاشت حلزون فناوري شگفت‌انگيزي است؛ اما برخلاف آنچه نورالينك مي‌خواهد انجام دهد، به كاشت تجهيزات پزشكي درون مغز نياز ندارد و صرفا سيستم عصبي را در مرحله‌ي ورودي فعال مي‌كند. ساخت فناوري پيشرفته‌تري كه براي فراهم‌كردن امكان شنيدن، به‌طور مستقيم قشر شنوايي را فعال كند، به‌كلي ابداع متفاوتي محسوب مي‌شود. فناوري كنوني براي انجام چنين كاري به‌شدت نيازمند عمل‌هاي جراحي تهاجمي است. به‌عنوان مثال، سيستم كاشت مغز برين‌گيت (BrainGate) را درانديشه متخصصينبگيريد كه به‌دست شركت آمريكايي سايبركينتيكس وابسته به دانشگاه يوتا آمريكا ساخته شده است. اين دستگاه كاشتني متشكل از تقريبا ۲۵۶ الكترودي است كه هم قادر به خواندن و هم شبيه‌سازي فعاليت عصبي هستند و اين دقيقا همان كاركردي است كه نورالينك براي بهبودش تلاش مي‌كند.
برين‌گيت روي سطح مغز بيماران معلول و در قشر حركتي قرار مي‌گيرد و فعاليت نورون‌هاي آن ناحيه را ثبت مي‌كند. سپس از اين داده‌هاي ثبت‌شده براي اثرگذاري بر نشانگر موس استفاده مي‌شود و به فرد امكان مي‌دهد تا بدون انجام هيچ حركتي در اندام‌هايش از رايانه استفاده كند. پژوهشگران اين فناوري را يك گام به جلو برده و با استفاده از سوابق نوروني به زني ديگر امكان داده‌اند تا حركت بازويي رباتيك را كنترل كند. نورالينك دقيقا به‌دنبال بهبود همين فناوري است و البته ظرفيت فراواني براي بهبود آن وجود دارد.
دستگاه كاشتني برين‌گيت به اين زن معلول امكان داده است بازوي رباتيك را با ذهنش كنترل كند
نورالينك مي‌خواهد عملكرد فناوري كنوني كاشت مغز را بهبود دهد
نخستين اشكال برين‌گيت و آرايه‌ي آن، خصوصيات موادي است كه الكترودها از آن ساخته شده‌اند. اين الكترودها همچون سوزن‌هاي سخت و تيزي هستند كه به آن‌ها امكان مي‌دهد درون مغز نفوذ و فعاليت دروني آن را ثبت كنند؛ اما اين امر اشكالاتي را دررابطه با واكنش ايمني بدن افراد به‌وجود مي‌آورد؛ از اينرو نورالينك قصد دارد با كاهش چشمگير اندازه و افزايش انعطاف اين الكترودها، فناوري كاشت مغزي را بهبود دهد. اندازه‌ي الكترودهاي آرايه‌ي برين‌گيت از نزديك به ۰/۰۳ ميلي‌متر در قسمت نوك تا تقريبا ۰/۱ ميلي‌متر در قسمت پايه متغير است؛ درحالي‌كه رشته‌هاي نورالينك با اندازه‌ي تقريبي بين ۰/۰۰۴ تا ۰/۰۰۶ ميلي‌متر بسيار كوچك‌تر هستند.
نازك‌كردن رشته‌ها به آن‌ها امكان مي‌دهد بخش كوچك‌تري از مغز را متاثر كنند كه اين ويژگي احتمال اثرگذاري بر عملكرد عصبي يا سوراخ‌كردن عروق خوني را پايين مي‌آورد و همچنين به‌نحو اساسي‌تر رشته‌ها را انعطاف‌پذيرتر مي‌كند و به آن‌ها امكان مي‌دهد با تكان‌خوردن مغز درون جمجمه همراه‌با آن حركت كنند. جنبيدن مغز درواقع اشكالي بسيار بزرگ محسوب مي‌شود. بافت‌هاي درون مغز بسيار نرم هستند و خاصيت كشساني دارند؛ درنتيجه اگر الكترودهاي سفت و سوزني‌شكل را به‌طور ثابت درون مغز قرار دهيم، مغز به‌سادگي در اطراف آن‌ها تغيير شكل مي‌دهد و سبب مي‌شود بافت اطراف سوزن زخم شود كه اين مسئله در طول زمان توانايي سوزن‌ها در خواندن فعاليت مغز ازطريق بافت‌هاي زخم‌شده را از بين مي‌برد.
تطبيق حداكثري خصوصيات مواد الكترودها با ويژگي‌هاي بافت مغز به الكترودها امكان خواهد داد تا به‌همراه مغز حركت كنند و تغيير شكل دهند و بدين ترتيب شكل‌گيري زخم در بافت‌ها كاهش و عمر الكترودها افزايش مي‌يابد. درنتيجه نورالينك الكترودهاي سيليكوني سخت را كنار گذاشته و الكترودهاي طلايي نازك و منعطف‌تر با روكشي از فيلم نازك پليمر رسانا و زيست‌سازگار ساخته است؛ اما الكترودهايي از اين نوع نيز اشكالات خاص خودشان را دارند. اندازه‌ي كوچك و انعطاف‌پذيري آن‌ها موجب مي‌شود كه جاسازي‌شان درون مغز حتي براي جراحان چيره‌دست نيز بسيار دشوار باشد. از اينرو نورالينك براي كمك به رفع اين اشكال، يك جراح رباتيك نيز ساخته است.
ربات جراح مجهز به مجموعه‌اي از دوربين‌ها و ماژول‌هاي نوري است تا با به‌كارگيري آن‌ها بتواند رشته‌ها را به دقت وارد مغز كند و همچنين پيش از آنكه خارج شود و رشته‌ي الكترود را رها كند، با استفاده از سوزن، رشته را به عمق دلخواه در مغز مي‌رساند. اين ربات مي‌تواند حتي وقتي جراح براي اجتناب از برخورد با عروق خوني تنظيمات دستي انجام مي‌دهد، به‌طور متوسط يك رشته‌ي الكترود را در اندكي بيش از يك دقيقه وارد مغز كند. در مقاله‌ي رسمي نورالينك به‌طور ويژه بر اين توانايي تأكيد شده؛ زيرا گمان مي‌رود كه شكستن سد خوني مغزي، عامل اصلي بروز التهاب عصبي است كه دوباره مي‌تواند موجب ايجاد زخم شود و عملكرد الكترودها را كاهش دهد.
ربات جراح نورالينك
بايد خاطرنشان كرد، نورالينك نخستين شركتي نيست كه الكترودهاي فيلم نازك پليمر مي‌سازد؛ اما ساخت ربات جراح و تلاش براي ساده‌سازي فرايند توليد الكترودها در حجم انبوه، نورالينك را در موضعي قدرتمند براي ساخت يك دستگاه پزشكي بادوام و قابل فروش قرار داده است. اين شركت همچنين تعداد كانال‌هاي انتقال داده را به‌طرز چشمگير افزايش داده است. الكترود آرايه يوتا مي‌تواند به حداكثر كانال ۲۵۶ عدد دست پيدا كند؛ درحالي‌كه نورالينك كه نمونه‌ي آزمايشي اوليه‌اش را در مغز موش كاشته، با موفقيت از ۹۶ رشته الكترود داده ثبت كرده است كه هركدام حاوي ۳۲ الكترود و در مجموع ۳۰۷۲ كانال براي خواندن هستند. اين تعداد كانال، مولفه‌ي طراحي بسيار مهمي به‌شمار مي‌آيد؛ زيرا داده‌هاي بيشتر به‌معناي كنترل بيشتر است.
در سال ۲۰۰۳ مقاله‌اي با عنوان «يادگيري كنترل رابط مغز – رايانه براي دراز كردن و به‌چنگ‌آوردن در نخستي‌سانان» در نشريه‌ي پلاس‌بايولوژي منتشر شد و آزمايشي را شرح داد كه در آن پژوهشگران رابط مغز - رايانه‌اي را درون مغز ميمون‌هاي ماكاك كاشتند. آن‌ها به ميمون‌ها ياد دادند كه با استفاده از دسته‌هاي كوچك كنترلي، وظيفه‌اي را روي نمايشگر انجام دهند. پژوهشگران حين اين يادگيري، فعاليت عصبي قشر حركتي ميمون‌ها را ثبت و بازوي رباتيكي را ترسيم كردند تا با حركات دست ميمون‌ها تطابق داشته باشد. آن‌ها تأييد كردند كه هرچه بتوانند از نورون‌هاي بيشتري داده ثبت كنند، احتمال تطابق بازوي رباتيك با حركات واقعي بازوي ميمون‌ها بالاتر خواهد بود.
چالش فناورانه‌ي نهايي نورالينك، يافتن راهي براي دريافت داده‌هاي بيشتر از مغز است
آزمايش ميمون‌ها نشان مي‌دهد اگر موفق شويم از كانال‌هاي بيشتر داده ثبت كنيم، مي‌توانيم دستيابي به دقت بالاتر را انتظار داشته باشيم و بعدا با پيشرفت فناوري، قادر به انجام وظايف پيچيده‌تر نيز شويم. شايد به‌جاي كنترل نشانگر ماوس يا بازوي رباتيك بتوانيم با تطابق اسكلت‌هاي خارجي براي بيماران معلول، امكان راه‌رفتن را برايشان فراهم كنيم. بااين‌حال، پيش از آنكه اصلا بتوانيم چنين هدفي را درانديشه متخصصينبگيريم، بايد بر يك چالش فناورانه‌ي نهايي و مهم غلبه كنيم و آن يافتن راهي براي دريافت داده‌هاي بيشتر از مغز است.
الكترودها داده‌هاي آنالوگي را از مغز ثبت مي‌كنند كه ابتدا بايد تقويت شوند؛ زيرا سيگنال‌هاي عصبي با ولتاژ پايين تا ۱۰ ميكروولت، بسيار ضعيف هستند. سپس نويز بايد حذف و درنهايت سيگنال آنالوگ به داده‌ي صفر و يك تبديل شود. فرايند تبديل سيگنال‌هاي عصبي به سيگنال ديجيتال از اهميت بسيار بالا برخوردار است؛ زيرا ازآنجاكه نصب بورد پردازشي درون مغز راهكار ساده‌اي نيست، بايد به طريقي داده‌ها را به رايانه‌اي خارج از سر بيمار منتقل كنيم.
با نگاه به الكترود آرايه يوتا مي‌توان ديد كه ويژگي‌هاي آن با سطح مطلوب فاصله‌ي زيادي دارد. در اين دستگاه خود الكترودها نيازمند رابطي هستند كه به اتصال‌دهنده‌ي هدجك در فيلم سينمايي ماتريكس شباهتي عجيبي دارد. وقتي پژوهشگران مي‌خواستند از اين رابط مغز - رايانه استفاده كنند، بايد درگاه‌هاي عصبي قطوري را به رابطي وصل مي‌كردند كه داده‌ها را به تقويت‌كننده‌اي بزرگ و پردازنده‌ي سيگنال مي‌رساند؛ درحالي‌كه نورالينك درتلاش است تا فرايند تقويت و پالايش داده را درون پردازنده‌هاي آن‌بورد بگنجاند.
نمونه‌ي آزمايشي اوليه‌ي نورالينك
نمونه‌ي آزمايشي اوليه‌ي نورالينك كه براي استفاده با موش سازگار شده، داراي رشته‌هاي الكترودي است كه ۱۲ ريزتراشه‌ي اختصاصي را با توان پردازش درمجموع ۳۰۷۲ كانال داده تغذيه مي‌كنند. بااين‌حال، سامانه‌ي آزمايشي اين شركت براي انتقال نيرو و داده صرفا از يك درگاه USB-C استفاده مي‌كند؛ بدين معنا كه براي استفاده از آن همچنان بايد درگاهي بدقواره را به پوست متصل كرد. نامطلوب‌دانستن درگاه، صرفا ايرادي زيبايي‌شناسانه نيست؛ بلكه استفاده از آن به‌معناي وجود جراحتي بزرگ در نخستين خط دفاعي بدن در مقابله با عفونت و باز بودن حفاظ ارزشمندترين اندام بدن است. متخصصد چنين چيزي راهكاري مناسب براي محصولي تجاري نيست؛ درنتيجه چالش فناورانه‌ي بعدي نورالينك، توسعه‌ي روشي براي انتقال نيرو و داده به دستگاه‌هاي كاشتني است. ايلان ماسك در مراسم معرفي برنامه‌هاي نورالينك در تابستان امسال، درباره‌ي چالش روش انتقال داده اظهاراتي في‌البداهه را بيان داشت:
رابط اتصال به تراشه بي‌سيم است؛ درنتيجه هيچ سيمي از سرتان بيرون نخواهد زد كه مسئله‌اي بسيار مهم است. بنابراين دستگاه دراصل با بلوتوث به موبايل شما متصل مي‌شود و بايد مراقب به‌روزرساني آن باشيم تا احيانا با اشكال نرم‌افزاري مواجه نشويم.
اما فراتر از شوخي با دستگاه‌هاي كاشتني در مغز افراد، اظهارانديشه متخصصين في‌البداهه‌ي ايلان كه شيوه‌ي معمول او محسوب مي‌شود، قدري گمراه‌كننده است. بلوتوث درواقع از پهناي باند لازم براي انتقال حجم كلان داده به خارج از مغز برخوردار نيست؛ از اينرو بايد روشي جايگزين وجود داشته باشد تا به‌وسيله‌ي آن بتوان داده‌ها را از دستگاه به خارج از پوست منتقل كرد. مقاله‌ي رسمي نورالينك جزئيات چنداني درباره‌ي اين بخش به‌خصوص از برنامه‌هاي آن‌ها ارائه نداده است؛ اما نورالينك در مراسم معرفي دستاورد نورالينك به‌طور مختصر نشان داد كه محصول برنامه‌ريزي‌شده‌ي اوليه‌شان متشكل از چهار تراشه‌ي اختصاصي N1 است كه سه عدد براي كنترل حركات در قشر حركتي و يك عدد براي بازخورد حسگر در قشر حسي كاشته مي‌شود. تراشه‌ها داده‌ها را به سيم‌پيچي القايي با توانايي انتقال بي‌سيم داده و انرژي در زير پوست پشت گوش مي‌فرستند و سيم‌پيچ نيز بعدا آن‌ها را به رايانه‌اي پوشيدني در همان ناحيه منتقل مي‌كند. اين دستگاه احتمالا پيش از آنكه داده‌هاي ساده‌شده را ازطريق بلوتوث به موبايل منتقل كند تا متخصص بتواند نشانگر روي موبايل يا رايانه را كنترل كند، برخي پردازش‌هاي تكميلي را روي آن‌ها انجام خواهد داد.
كاشت سامانه نورالينك در سر انسان
نورالينك اعلام كرده است كه هدف بلندپروازانه‌ي آزمايش روي انسان را امسال آغاز خواهد كرد تا فرايند طولاني و دشوار دريافت تاييديه‌ي سازمان غذا و دارو آمريكا (FDA) را شروع كند. اگر آن‌ها موفق شوند مجوز اين سازمان را براي عرضه‌ي محصولي تجاري دريافت كنند، دستاوردشان جهش رو به جلو بزرگي براي درمان آسيب‌هاي منجر به معلوليت خواهد بود. دگرگوني زندگي صدها هزار انساني كه با معلوليت دست‌وپنجه نرم مي‌كنند، به آن‌ها امكان مي‌دهد وظايف ساده‌اي نظير كنترل رايانه را بدون كمك مراقب انجام دهند. بااين‌حال، ازآنجاكه كاشت هر نوع دستگاهي درون بدن به‌خصوص مغز، همواره ريسكي بسيار بزرگ خواهد بود، نمي‌توان انتظار داشت كه افراد سالم در كوتاه‌مدت از آن‌ها استفاده كنند؛ اما اينكه انسان‌هاي آينده بتوانند فرصت استفاده از دستگاه‌هاي كاشتني را داشته باشند، قطعا چشم‌اندازي قابل تصور محسوب مي‌شود.
همان‌طور كه در بي‌شمار فيلم‌هاي سينمايي و مستندها ديده‌ايم، اين نگراني به‌جا وجود دارد كه در آينده‌ي نزديك يادگيري ماشين و هوش مصنوعي، بقا و حيات جامعه‌ي انساني را در معرض تهديد جدي قرار دهد؛ اما شايد طبق چشم‌انداز ماسك يك‌روز بتوانيم به هم‌زيستي مسالمت‌آميز با هوش مصنوعي دست پيدا كنيم.
هم انديشي ها