با این ایمپلنت مغزی افراد ناتوان می‌توانند با فکر کردن به نوشتن، تایپ کنند

قابلیت گفتار به نوشتار، قابلیت جذابی است که به شما اجازه می‌دهد صرفاً با صحبت کردن تایپ کنید. اما حالا دانشمندان پا را یک قدم فراتر گذاشته‌اند و با یک ایمپلنت مغزی امکان تایپ تنها با فکر کردن به نوشتن را فراهم کرده‌اند.

شرکت نیورالینک ایلان ماسک در زمینه فناوری ایمپلنت‌های عصبی موج عظیمی ایجاد کرده است؛ اما هنوز نشان نداده که چگونه از ایمپلنت استفاده می‌کنیم. در حال حاضر، نشان دادن وعده ایمپلنت در دست جامعه بزرگان دانشگاهی است.
به‌تازگی جامعه بزرگان دانشگاهی نمونه نسبتاً چشمگیری از وعده ایمپلنت عصبی را ارائه کرده است. با استفاده از ایمپلنت، یک فرد نا‌‎توان موفق شد تقریباً 90 کاراکتر در دقیقه را با تصور اینکه او این کاراکترها را با دست می‌نویسد، تایپ کند.

وقتی متصور شدن انجام دادن است!

تلاش های قبلی برای ارائه قابلیت تایپ کردن برای افراد نا‌‎توان از طریق ایمپلنت شامل، دادن صفحه‌کلید مجازی به افراد و اجازه دادن به آنها برای حرکت دادن مکان نما با ذهن آنها بود. این فرآیند موثر، اما کند است و به دقت و توجه کامل کاربر نیاز دارد. زیرا در این سیستم باید پیشرفت مکان‌نما، ردیابی شود و همچنین زمان فشردن حرف معادل روی کیبوردِ مجازی مشخص شود. و همین‌طور کاربر باید زمان نسبتاً زیادی را صرف یادگیری نحوه کنترل این سیستم کند.
اما راه های دیگری نیز وجود دارد که می‌تواند کاراکتر ها را از مغز خارج کرده و به صفحه منتقل کند. در جایی از فرایند قصد به نوشتن، ما تصمیم استفاده از یک کاراکتر خاص برای نوشتن را تشکیل می‌دهیم و استفاده از ایمپلنت برای ردیابی این تصمیم می‌تواند به طور بالقوه کار کند. متأسفانه، این روند به خوبی درک نشده است.

پس از قصد به نوشتن، یک تصمیم به قشر حرکتی مغز منتقل می‌شود؛ جایی که فکر به عمل تبدیل می‌شود. دوباره، یک مرحله تصمیم گرفتن وجود دارد، که در آن قشر حرکتی تعیین می‌کند تا حرف را تشکیل دهد (به عنوان مثال با تایپ کردن یا نوشتن)، که سپس این پیام به حرکات عضلانی خاصِ مورد نیاز، برای انجام عمل ترجمه می‌شود. این فرایندها بسیار قابل درک‌تر است و دقیقا همان چیزی است که تیم تحقیقاتی برای کارهای جدید خود هدف قرار داده است. به طور خاص، محققان دو ایمپلنت را در قشر پیش‌حرکتی یک فرد ناتوان قرار دادند. این همان مکانی در مغز است که متخصصین باور دارند در ایجاد تصمیم و قصد انجام حرکات دخیل است. گرفتن امواج این تصمیمات محتمل‌تر است تا به ما یک سیگنال واضح ارائه دهد تا گرفتن امواج خود حرکات، که احتمالا پیچیده‌تر هم هستند. زیرا شامل چندین عضله است و با توجه به طیف گسترده کنار واژه‌ها، سیگنالی که از حرکات گرفته می‌شود به وضوح سیگنالی که از مبدا اصلی یعنی نصمیمات گرفته شده نیست!
با قرار دادن ایمپلنت در محل مناسب، محققان از شرکت‌کننده خواستند که نوشتن یک نامه را در یک صفحه تصور کند و فعالیت عصبی را در حین انجام این کار ثبت کردند.

تمام این ها چه معنی دارد؟

روی هم رفته، تقریباً 200 الکترود در قشر پیش حرکتی مغز شرکت کننده وجود داشت که البته همه آنها برای فعالیت نامه‌نویسی تعبیه نشده بودند. اما نویسندگان یک مولفه تجزیه و تحلیل اصلی انجام دادند، که ویژگی های یادداشت های عصبی را که هنگام تصور حروف مختلف بیشترین تفاوت را داشتند مشخص کرد. با تبدیل این یادداشت ها به یک طرح دو بعدی، بدیهی است که فعالیتی که هنگام نوشتن یک کاراکتر واحد مشاهده می‌شود، همیشه با هم جمع می‌شوند. کاراکترهای فیزیکی مشابه – برای مثال p و b ، یا h ، n و r – پرانتزهایی را در نزدیکی یکدیگر تشکیل دادند.
(محققان همچنین از شرکت کننده خواستند که علائم نگارشی مانند ویرگول و علامت سوال را متصور شود و از «>» برای نشان دادن فاصله و تیلد «~» برای گزاشتن نقطه استفاده کند.)
به طور کلی، محققان دریافتند که می توانند کاراکتر مناسب را با دقت کمی بیش از 94 درصد رمزگشایی کنند. اما پس از ثبت داده‌های عصبی، سیستم نیازمند به تجزیه و تحلیل نسبتاً کندی بود. برای به کار انداختن صحیح این سیستم به‌صورت عملی و نه صرفا تئوری، محققان یک شبکه عصبی باز رخدادگر را آموزش دادند تا احتمال سیگنال مربوط به هر حرف مکاتبه کننده را برآورد کنند.

با وجود کار با حجم نسبتاً کمی از داده ها (فقط 242 کاراکتر)، این سیستم به طرز قابل توجهی خوب کار می‌کرد. فاصله بین فکر کردن و کاراکتری که روی صفحه ظاهر می‌شود فقط حدود نیم ثانیه بود و شرکت کننده توانست حدود 90 کاراکتر در دقیقه تولید کند و به راحتی از رکورد قبلی تایپ با ایمپلنت که در حدود 25 کاراکتر در دقیقه بود، عبور کرد. میزان خطای خام تنها حدود 5 درصد بود و استفاده از سیستمی مانند تصحیح خودکار تایپ می تواند میزان خطا را تنها به 1 درصد کاهش دهد. همه آزمون‌ ها با جملات آماده انجام شد. با این حال، پس از تأیید سیستم، محققان از شرکت کننده خواستند تا پاسخ سوالات را به صورت دلخواه تایپ کند. در اینجا، سرعت کمی پایین آمد (به 75 کاراکتر در دقیقه رسید) و خطاها پس از تصحیح خودکار تا 2 درصد افزایش یافت، اما سیستم هنوز کار می کند.

این دستگاه حتی نمونه اولیه هم نیست!

همانطور که خود محققان گفته‌اند، این هنوز یک سیستم کامل و بالینی قابل دوام نیست. برای شروع، فقط بر روی یک فرد واحد آزمایش شده است. بنابراین نمی‌دانیم که چقدر می تواند برای دیگران مفید باشد. الفبای ساده شده که در اینجا استفاده می شود حاوی هیچ رقم، حروف بزرگ یا اکثر اشکال نگارشی نیست. و رفتار ایمپلنت‌ها در طول زمان تغییر می‌کند. شاید به دلیل تغییرات جزئی نسبت به نورون هایی که می خوانند یا ایجاد بافت اسکار، بنابراین سیستم باید مجدداً، به طور مرتب حداقل یک بار در هفته کالیبره شود.
با این اوصاف، این سیستم در مقایسه با سیستم های قبلی ایمپلنت افزایش سرعت قابل توجهی را نشان می‌دهد و دقت آن بسیار خوب است. این سیستم همچنین می تواند شبیه به تایپ کردن با لمس باشد. زیرا کاربر مجبور نیست در واقع روی تولید حروف تمرکز کند، و امکان تعامل عادی‌تری با محیط را برای کاربر فراهم می آورد. مسئله حروف ممکن است تا حدی با استفاده از الفبای جایگزینِ طراحی شده توسط محققان حل شود؛ که در آن همه حروف با الگوهای متفاوت ضربه‌‎ای تعریف شده‌اند. در کل، در این سیستم و تکنولوژی پتانسیل بسیار زیادی وجود دارد.
این آزمایش ها همچنین به طور کلی، پتانسیل این ایمپلنت‌ها و اینکه چرا ممکن است شرکت‌ها فناوری به دنبال تجاری‌سازی در این زمینه باشند را یادآور می‌شود.