چرا ایلان ماسک پروژه نورالینک را توسعه می دهد؟

نورالینک، پروژه‌ی بلندپروازانه‌ی جدید ایلان ماسک است که قصد دارد سیستمی کاشتنی برای اتصال مغز به رایانه بسازد. اما هدف اصلی از توسعه‌ی چنین دستگاهی چیست؟

در طول دهه‌ی گذشته، ایلان ماسک با ایجاد دگرگونی‌هایی عظیم در صنایع بانکداری، خودروسازی، ساخت راکت و انرژی، در زمانی نسبتا کوتاه به یکی از مشهورترین افراد روی زمین تبدیل شد. او با کنار زدن صنایع ریشه‌دار و کسب شهرت در عرصه‌های یادشده جایگاهی پیامبرگونه و منحصربه‌فرد نزد علاقه‌مندان به فناوری پیدا کرد و اکنون ظاهرا با تازه‌ترین کسب‌وکارش درتلاش است تا آن جایگاه را به سطحی بالاتر ارتقا دهد.

نورالینک (Neuralink) که با هدف توسعه‌ی فناوری‌های لازم برای آشکارسازی اسرار حیاتی‌ترین عضو بدن یعنی مغز آغاز به‌کار کرده است، از نگاه برخی جذاب‌ترین کسب‌وکار ماسک تا به امروز محسوب می‌شود. ما تاکنون DNA انسان را رمزگشایی کرده و حتی روش‌هایی برای ویرایش گزینشی آن یافته و دستگاه‌هایی بسیار کوچک ساخته‌ایم که می‌توانند در بدنمان کاشته شوند تا ضربان قلبمان را اصلاح کنند. ما می‌توانیم اعضاء بدن را از اهداکنندگان بگیریم و به افراد نیازمند انتقال دهیم؛ مفاصل بدن را به‌طور کامل تعویض کنیم و از سلول‌های بنیادی، پوست مصنوعی پرورش دهیم.

با وجود تمام دستاوردهای یادشده، مغز هنوز از بسیاری جهات عضوی رازآلود باقی مانده است و هنگامی که نقصی در آن رخ می‌دهد، تا حد بسیار زیادی از مداخله و درمان ناتوان هستیم. آگاهی از نحوه‌ی عملکرد این عضو که در نگاه برخی از جمله واپسین عرصه‌های بزرگ فتح‌نشده‌ی علم محسوب می‌شود، هنوز تا حد بسیار زیادی پایین است.

• ایلان ماسک از برنامه‌های Neuralink برای اتصال مغز به کامپیوتر پرده برداشت
• دهه ایلان ماسک؛ از تسلا تا اسپیس ایکس، نورالینک تا شرکت بورینگ

^{در نگاه اول به‌نظر می‌آید که هدف نورالینک ساخت انسان‌های سایبورگ است}

اگر صرفا به عناوین مقاله‌های علمی اصلی نگاه بیاندازید، به‌نظر خواهد آمد که ماسک با نورالینک درصدد ساخت انسان‌های سایبورگ است؛ بدان معنی که افراد سالم برای تقویت عملکرد مغزشان داوطلبانه درون‌کاشت‌های زیست‌پزشکی دریافت می‌کنند. اما درواقع اشاره‌ی مکرر ماسک به لزوم ادغام انسان با هوش مصنوعی، صرفا اقدامی در جهت ایجاد هیاهو پیرامون کسب‌وکار تازه‌اش است. در حقیقت نورالینک معنایی بسیار بیشتر دارد و شاید برای افراد معمولی کمتر هیجان‌انگیز باشد. این فناوری می‌تواند به افزایش سرعت شناخت مغز کمک کند و به افراد مبتلا به اختلال‌ها و آسیب‌های مغزی شدید زندگی شادتر و طولانی‌تری ببخشد.

برای درک آنچه نورالینک درتلاش برای دستیابی به آن است، باید ابتدا به فناوری‌هایی نگاه بیاندازیم که این شرکت به‌دنبال بهبودشان است و درکی مختصر از چگونگی کارکرد سیستم عصبی پیدا کنیم. برای شناخت ابعاد مختلف جاه‌طلبی تازه‌ی ماسک با دیجیتال همراه باشید.

ما در بدنمان برای دریافت اطلاعات درباره‌ی جهان پیرامون، انواع مختلفی از گیرنده‌ها را داریم. به‌عنوان مثال، سلول‌های مویی گوش داخلی را درنظر بگیرید که پس از ارتعاش به‌واسطه‌ی صدا و اندامی حلزون‌شکل به‌نام حلزون گوش فعال می‌شوند. حلزون گوش به‌نحوی شکل گرفته که به‌لطف سختی ناهمگون غشای پایه در امتداد طول آن، فعال‌سازی بخش‌های مختلفش به‌واسطه‌ی بسامدهای متفاوت امکان‌پذیر است؛ بدان معنی که پایه‌ی حلزون گوش، نزدیک‌ترین قسمت به پنجره‌ی بیضی‌شکل متصل به گوش بیرونی به بسامدهای بالا تا ۲۰ هزار هرتز حساس است. هرچه به عمق بیشتری از این اندام حسی حلزونی‌شکل می‌رویم، بسامد‌های پایین‌تر، سلول‌های مویی را به لرزه درمی‌آورند تا آنجا که وقتی به نوک حلزون گوش برسیم، تشخیص بسامد‌های کوتاه به اندازه‌ی ۲۰ هرتز امکان‌پذیر می‌شود.

^{(برای مشاهده‌ی تصویر در اندازه‌ی بزرگ روی آن کلیک کنید)}

سلول‌های مویی وقتی فعال شوند، از طریق عصب شنوایی تکانه‌های الکتریکی را برای تفسیر به مغز ارسال می‌کنند؛ اما انشعاب تدریجی هزاران نورون در مسیر حرکتشان به سمت مقصد نهایی موجب می‌شود که فرایند دقیق تفسیر صدا در مغز به‌نحو دیوانه‌واری پیچیده و فراتر از دانش انسان باشد. با این حال، به‌لطف درک ما از مرحله‌ی ورودی سیگنال، اگر بخواهیم توانایی شنیدن را به افراد ناشنوا ببخشیم، می‌توانیم صرفا گوش را به‌عنوان اندامی حسی به‌کلی کنار بگذاریم و سیستم عصبی را به‌طور مصنوعی شبیه‌سازی کنیم. این دقیقا همان کاری است که کاشت‌های حلزونی انجام می‌دهند و دانشمندان به‌وسیله‌ی آن‌ها می‌توانند امکان شنیدن را به کودکانی بدهند که از بدو تولد ناشنوا بوده و هرگز صدای مادرشان را نشنیده‌اند. اگر تا به حال خنده‌ی این کودکان را در ویدئوهای پربازدید شبکه‌های اجتماعی دیده باشید، اهمیت چنین فناوری ارزشمندی را درک خواهید کرد.

اما کاشت حلزون دقیقا چگونه کار می‌کند؟ این دستگاه متشکل از میکروفون و پردازنده‌ی صدایی است که به‌طور منظم سیگنال‌های الکتریکی را برای ارسال به الکترود آرایه‌ای تولید می‌کند که درواقع به‌طور مستقیم درون حلزون گوش جاسازی شده است تا از آنجا بتواند به‌طور مستقیم اعصاب گوش داخلی را با تکانه‌های الکتریکی شبیه‌سازی کند. کاشت حلزون هم سلول‌های مویی گوش داخلی و هم ساختارهای انتقال‌دهنده‌ی صدا در گوش بیرونی را دور می‌زند و درنهایت می‌تواند به افرادی کمک کنند که براثر اختلال در این بخش‌ها قادر به شنیدن نیستند.

کاشت حلزون فناوری شگفت‌انگیزی است؛ اما برخلاف آنچه نورالینک می‌خواهد انجام دهد، به کاشت تجهیزات پزشکی درون مغز نیاز ندارد و صرفا سیستم عصبی را در مرحله‌ی ورودی فعال می‌کند. ساخت فناوری پیشرفته‌تری که برای فراهم‌کردن امکان شنیدن، به‌طور مستقیم قشر شنوایی را فعال کند، به‌کلی ابداع متفاوتی محسوب می‌شود. فناوری کنونی برای انجام چنین کاری به‌شدت نیازمند عمل‌های جراحی تهاجمی است. به‌عنوان مثال، سیستم کاشت مغز برین‌گیت (BrainGate) را درنظربگیرید که به‌دست شرکت آمریکایی سایبرکینتیکس وابسته به دانشگاه یوتا آمریکا ساخته شده است. این دستگاه کاشتنی متشکل از تقریبا ۲۵۶ الکترودی است که هم قادر به خواندن و هم شبیه‌سازی فعالیت عصبی هستند و این دقیقا همان کارکردی است که نورالینک برای بهبودش تلاش می‌کند.

برین‌گیت روی سطح مغز بیماران معلول و در قشر حرکتی قرار می‌گیرد و فعالیت نورون‌های آن ناحیه را ثبت می‌کند. سپس از این داده‌های ثبت‌شده برای اثرگذاری بر نشانگر موس استفاده می‌شود و به فرد امکان می‌دهد تا بدون انجام هیچ حرکتی در اندام‌هایش از رایانه استفاده کند. پژوهشگران این فناوری را یک گام به جلو برده و با استفاده از سوابق نورونی به زنی دیگر امکان داده‌اند تا حرکت بازویی رباتیک را کنترل کند. نورالینک دقیقا به‌دنبال بهبود همین فناوری است و البته ظرفیت فراوانی برای بهبود آن وجود دارد.

^{دستگاه کاشتنی برین‌گیت به این زن معلول امکان داده است بازوی رباتیک را با ذهنش کنترل کند}

نخستین مشکل برین‌گیت و آرایه‌ی آن، خصوصیات موادی است که الکترودها از آن ساخته شده‌اند. این الکترودها همچون سوزن‌های سخت و تیزی هستند که به آن‌ها امکان می‌دهد درون مغز نفوذ و فعالیت درونی آن را ثبت کنند؛ اما این امر مشکلاتی را دررابطه با واکنش ایمنی بدن افراد به‌وجود می‌آورد؛ از این‌‌رو نورالینک قصد دارد با کاهش چشمگیر اندازه و افزایش انعطاف این الکترودها، فناوری کاشت مغزی را بهبود دهد. اندازه‌ی الکترودهای آرایه‌ی برین‌گیت از نزدیک به ۰/۰۳ میلی‌متر در قسمت نوک تا تقریبا ۰/۱ میلی‌متر در قسمت پایه متغیر است؛ درحالی که رشته‌های نورالینک با اندازه‌ی تقریبی بین ۰/۰۰۴ تا ۰/۰۰۶ میلی‌متر بسیار کوچک‌تر هستند.

نازک‌کردن رشته‌ها به آن‌ها امکان می‌دهد بخش کوچک‌تری از مغز را متاثر کنند که این ویژگی احتمال اثرگذاری بر عملکرد عصبی یا سوراخ‌کردن عروق خونی را پایین می‌آورد و همچنین به‌نحو اساسی‌تر رشته‌ها را انعطاف‌پذیرتر می‌کند و به آن‌ها امکان می‌دهد با تکان‌خوردن مغز درون جمجمه همراه‌با آن حرکت کنند. جنبیدن مغز درواقع مشکلی بسیار بزرگ محسوب می‌شود. بافت‌های درون مغز بسیار نرم هستند و خاصیت کشسانی دارند؛ درنتیجه اگر الکترودهای سفت و سوزنی‌شکل را به‌طور ثابت درون مغز قرار دهیم، مغز به‌سادگی در اطراف آن‌ها تغییر شکل می‌دهد و سبب می‌شود بافت اطراف سوزن زخم شود که این مسئله در طول زمان توانایی سوزن‌ها در خواندن فعالیت مغز از طریق بافت‌های زخم‌شده را از بین می‌برد.

تطبیق حداکثری خصوصیات مواد الکترودها با ویژگی‌های بافت مغز به الکترودها امکان خواهد داد تا به‌همراه مغز حرکت کنند و تغییر شکل دهند و بدین ترتیب شکل‌گیری زخم در بافت‌ها کاهش و عمر الکترودها افزایش می‌یابد. درنتیجه نورالینک الکترودهای سیلیکونی سخت را کنار گذاشته و الکترودهای طلایی نازک و منعطف‌تر با روکشی از فیلم نازک پلیمر رسانا و زیست‌سازگار ساخته است؛ اما الکترودهایی از این نوع نیز مشکلات خاص خودشان را دارند. اندازه‌ی کوچک و انعطاف‌پذیری آن‌ها موجب می‌شود که جاسازی‌شان درون مغز حتی برای جراحان چیره‌دست نیز بسیار دشوار باشد. از این‌رو نورالینک برای کمک به رفع این مشکل، یک جراح رباتیک نیز ساخته است.

ربات جراح مجهز به مجموعه‌ای از دوربین‌ها و ماژول‌های نوری است تا با به‌کارگیری آن‌ها بتواند رشته‌ها را به دقت وارد مغز کند و همچنین پیش از آنکه خارج شود و رشته‌ی الکترود را رها کند، با استفاده از سوزن، رشته را به عمق دلخواه در مغز می‌رساند. این ربات می‌تواند حتی وقتی جراح برای اجتناب از برخورد با عروق خونی تنظیمات دستی انجام می‌دهد، به‌طور متوسط یک رشته‌ی الکترود را در اندکی بیش از یک دقیقه وارد مغز کند. در مقاله‌ی رسمی نورالینک به‌طور ویژه بر این توانایی تأکید شده؛ زیرا گمان می‌رود که شکستن سد خونی مغزی، عامل اصلی بروز التهاب عصبی است که دوباره می‌تواند موجب ایجاد زخم شود و عملکرد الکترودها را کاهش دهد.

^{ربات جراح نورالینک}

باید خاطرنشان کرد، نورالینک نخستین شرکتی نیست که الکترودهای فیلم نازک پلیمر می‌سازد؛ اما ساخت ربات جراح و تلاش برای ساده‌سازی فرایند تولید الکترودها در حجم انبوه، نورالینک را در موضعی قدرتمند برای ساخت یک دستگاه پزشکی بادوام و قابل فروش قرار داده است. این شرکت همچنین تعداد کانال‌های انتقال داده را به‌طرز چشمگیر افزایش داده است. الکترود آرایه یوتا می‌تواند به حداکثر کانال ۲۵۶ عدد دست پیدا کند؛ درحالی که نورالینک که نمونه‌ی آزمایشی اولیه‌اش را در مغز موش کاشته، با موفقیت از ۹۶ رشته الکترود داده ثبت کرده است که هرکدام حاوی ۳۲ الکترود و در مجموع ۳۰۷۲ کانال برای خواندن هستند. این تعداد کانال، مولفه‌ی طراحی بسیار مهمی به‌شمار می‌آید؛ زیرا داده‌های بیشتر به‌معنای کنترل بیشتر است.

در سال ۲۰۰۳ مقاله‌ای با عنوان «یادگیری کنترل رابط مغز – رایانه برای دراز کردن و به‌چنگ‌آوردن در نخستی‌سانان» در نشریه‌ی پلاس‌بایولوژی منتشر شد و آزمایشی را شرح داد که در آن پژوهشگران رابط مغز - رایانه‌ای را درون مغز میمون‌های ماکاک کاشتند. آن‌ها به میمون‌ها یاد دادند که با استفاده از دسته‌های کوچک کنترلی، وظیفه‌ای را روی نمایشگر انجام دهند. پژوهشگران حین این آموزش، فعالیت عصبی قشر حرکتی میمون‌ها را ثبت و بازوی رباتیکی را ترسیم کردند تا با حرکات دست میمون‌ها تطابق داشته باشد.  آن‌ها تأیید کردند که هرچه بتوانند از نورون‌های بیشتری داده ثبت کنند، احتمال تطابق بازوی رباتیک با حرکات واقعی بازوی میمون‌ها بالاتر خواهد بود.

آزمایش میمون‌ها نشان می‌دهد اگر موفق شویم از کانال‌های بیشتر داده ثبت کنیم، می‌توانیم دستیابی به دقت بالاتر را انتظار داشته باشیم و بعدا با پیشرفت فناوری، قادر به انجام وظایف پیچیده‌تر نیز شویم. شاید به‌جای کنترل نشانگر ماوس یا بازوی رباتیک بتوانیم با تطابق اسکلت‌های خارجی برای بیماران معلول، امکان راه‌رفتن را برایشان فراهم کنیم. با این حال، پیش از آنکه اصلا بتوانیم چنین هدفی را درنظربگیریم، باید بر یک چالش فناورانه‌ی نهایی و مهم غلبه کنیم و آن یافتن راهی برای دریافت داده‌های بیشتر از مغز است.

الکترودها داده‌های آنالوگی را از مغز ثبت می‌کنند که ابتدا باید تقویت شوند؛ زیرا سیگنال‌های عصبی با ولتاژ پایین تا ۱۰ میکروولت، بسیار ضعیف هستند. سپس نویز باید حذف و درنهایت سیگنال آنالوگ به داده‌ی صفر و یک تبدیل شود. فرایند تبدیل سیگنال‌های عصبی به سیگنال دیجیتال از اهمیت بسیار بالا برخوردار است؛ زیرا ازآنجاکه نصب بورد پردازشی درون مغز راهکار ساده‌ای نیست، باید به طریقی داده‌ها را به رایانه‌ای خارج از سر بیمار منتقل کنیم.

با نگاه به الکترود آرایه یوتا می‌توان دید که ویژگی‌های آن با سطح مطلوب فاصله‌ی زیادی دارد. در این دستگاه خود الکترودها نیازمند رابطی هستند که به اتصال‌دهنده‌ی هدجک در فیلم سینمایی ماتریکس شباهتی عجیبی دارد. وقتی پژوهشگران می‌خواستند از این رابط مغز - رایانه استفاده کنند، باید درگاه‌های عصبی قطوری را به رابطی وصل می‌کردند که داده‌ها را به تقویت‌کننده‌ای بزرگ و پردازنده‌ی سیگنال می‌رساند؛ درحالی که نورالینک درتلاش است تا فرایند تقویت و پالایش داده را درون پردازنده‌های آن‌بورد بگنجاند.

^{نمونه‌ی آزمایشی اولیه‌ی نورالینک}

نمونه‌ی آزمایشی اولیه‌ی نورالینک که برای استفاده با موش سازگار شده، دارای رشته‌های الکترودی است که ۱۲ ریزتراشه‌ی اختصاصی را با توان پردازش درمجموع ۳۰۷۲ کانال داده تغذیه می‌کنند. با این حال، سامانه‌ی آزمایشی این شرکت برای انتقال نیرو و داده صرفا از یک درگاه USB-C استفاده می‌کند؛ بدین معنا که برای استفاده از آن همچنان باید درگاهی بدقواره را به پوست متصل کرد. نامطلوب‌دانستن درگاه، صرفا ایرادی زیبایی‌شناسانه نیست؛ بلکه استفاده از آن به‌معنای وجود جراحتی بزرگ در نخستین خط دفاعی بدن در مقابله با عفونت و باز بودن حفاظ ارزشمندترین اندام بدن است. کاربرد چنین چیزی راهکاری مناسب برای محصولی تجاری نیست؛ درنتیجه چالش فناورانه‌ی بعدی نورالینک، توسعه‌ی روشی برای انتقال نیرو و داده به دستگاه‌های کاشتنی است. ایلان ماسک در مراسم معرفی برنامه‌های نورالینک در تابستان امسال، درباره‌ی چالش روش انتقال داده اظهاراتی فی‌البداهه را بیان داشت:

رابط اتصال به تراشه بی‌سیم است؛ درنتیجه هیچ سیمی از سرتان بیرون نخواهد زد که مسئله‌ای بسیار مهم است. بنابراین دستگاه دراصل با بلوتوث به گوشی شما متصل می‌شود و باید مراقب به‌روزرسانی آن باشیم تا احیانا با مشکل نرم‌افزاری مواجه نشویم.

اما فراتر از شوخی با دستگاه‌های کاشتنی در مغز افراد، اظهارنظر فی‌البداهه‌ی ایلان که شیوه‌ی معمول او محسوب می‌شود، قدری گمراه‌کننده است. بلوتوث درواقع از پهنای باند لازم برای انتقال حجم کلان داده به خارج از مغز برخوردار نیست؛ از این‌رو باید روشی جایگزین وجود داشته باشد تا به‌وسیله‌ی آن بتوان داده‌ها را از دستگاه به خارج از پوست منتقل کرد. مقاله‌ی رسمی نورالینک جزئیات چندانی درباره‌ی این بخش به‌خصوص از برنامه‌های آن‌ها ارائه نداده است؛ اما نورالینک در مراسم معرفی دستاورد نورالینک به‌طور مختصر نشان داد که محصول برنامه‌ریزی‌شده‌ی اولیه‌شان متشکل از چهار تراشه‌ی اختصاصی N1 است که سه عدد برای کنترل حرکات در قشر حرکتی و یک عدد برای بازخورد حسگر در قشر حسی کاشته می‌شود. تراشه‌ها داده‌ها را به سیم‌پیچی القایی با توانایی انتقال بی‌سیم داده و انرژی در زیر پوست پشت گوش می‌فرستند و سیم‌پیچ نیز بعدا آن‌ها را به رایانه‌ای پوشیدنی در همان ناحیه منتقل می‌کند. این دستگاه احتمالا پیش از آنکه داده‌های ساده‌شده را از طریق بلوتوث به گوشی منتقل کند تا کاربر بتواند نشانگر روی گوشی یا رایانه را کنترل کند، برخی پردازش‌های تکمیلی را روی آن‌ها انجام خواهد داد.

^{کاشت سامانه نورالینک در سر انسان}

• مناظره‌ ایلان ماسک با جک ما
• آیا می‌توان جهان را با ذهنمان کنترل کنیم؟

نورالینک اعلام کرده است که هدف بلندپروازانه‌ی آزمایش روی انسان را امسال آغاز خواهد کرد تا فرایند طولانی و دشوار دریافت تاییدیه‌ی سازمان غذا و دارو آمریکا (FDA) را شروع کند. اگر آن‌ها موفق شوند مجوز این سازمان را برای عرضه‌ی محصولی تجاری دریافت کنند، دستاوردشان جهش رو به جلو بزرگی برای درمان آسیب‌های منجر به معلولیت خواهد بود. دگرگونی زندگی صدها هزار انسانی که با معلولیت دست‌وپنجه نرم می‌کنند، به آن‌ها امکان می‌دهد وظایف ساده‌ای نظیر کنترل رایانه را بدون کمک مراقب انجام دهند. با این حال، ازآنجاکه کاشت هر نوع دستگاهی درون بدن به‌خصوص مغز، همواره ریسکی بسیار بزرگ خواهد بود، نمی‌توان انتظار داشت که افراد سالم در کوتاه‌مدت از آن‌ها استفاده کنند؛ اما اینکه انسان‌های آینده بتوانند فرصت استفاده از دستگاه‌های کاشتنی را داشته باشند، قطعا چشم‌اندازی قابل تصور محسوب می‌شود.

همان‌طور که در بی‌شمار فیلم‌های سینمایی و مستندها دیده‌ایم، این نگرانی به‌جا وجود دارد که در آینده‌ی نزدیک یادگیری ماشین و هوش مصنوعی، بقا و حیات جامعه‌ی انسانی را در معرض تهدید جدی قرار دهد؛ اما شاید طبق چشم‌انداز ماسک یک‌روز بتوانیم به هم‌زیستی مسالمت‌آمیز با هوش مصنوعی دست پیدا کنیم.