کاربرد فناوری هوش مصنوعی در توانمندسازی معلولان حرکتی

العربیه: «گرت جان اسکام»، 12 سال پیش در یک تصادف فلج و به او گفته شد که دیگر توانایی راه رفتن ندارد.

اما گرت در مصاحبه‌ای اختصاصی با «تایمز»، توضیح می‌دهد که چگونه به لطف کاشت هوش مصنوعی در مغزش، دوباره توانایی راه رفتن خود را به دست آورده است.

اسکام، اولین انسانی است که این فناوری در مغزش کاشته شده است.

به گزارش روز چهارشنبه، 25 مرداد نشریه «تایمز»، او که زاده هلند است، در یک حادثه رانندگی در چین، دچار آسیب نخاعی شد و تصور می‌کرد که باید تا پایان عمر از ویلچر استفاده کند.
گرت جان اسکامپروفسور جوسلین بلوخ، جراح مغز و اعصاب در بیمارستان دانشگاه لوزان که اسکام را جراحی کرد، به «تایمز» می‌گوید: «به عنوان یک پزشک به من آموختند که اگر یک بیمار مبتلا به ضایعه نخاعی در مدت شش ماه بهبود نیابد، برای همیشه روی ویلچر خواهد ماند، اما این پارادایم اکنون تغییر کرده است.»

سیستمی که اسکام برای راه رفتن از آن استفاده می‌کند شامل دو مجموعه الکترود است که هر کدام در یک محفظه تیتانیوم دایره‌ای به عرض حدود 5 سانتی‌متر محصور شده‌اند.

آن‌ها روی سطح مغز او قرار می‌گیرند و ده‌ها هزار سلول عصبی را در حالی که با فعالیت الکتریکی، سیگنال تولید می‌کنند، زیر نظر دارند.

سپس یک سیستم هوش مصنوعی آن فعالیت‌ها را رمزگشایی می‌کند.

به این معنا که‌ هوش مصنوعی، ذهن او را می‌خواند و می‌تواند تشخیص دهد که اسکام 40 ساله، چه زمانی به فکر برداشتن یک قدم است.
هوش مصنوعی، این هدف [برداشتن یک گام] را به یک سری سیگنال تبدیل می‌کند که به صورت بی‌سیم، هر 300 میلی ثانیه به مجموعه دیگری از الکترودها ارسال می‌شود.

این‌ها روی سطح نخاع او، یعنی دسته‌ای از اعصاب که باید پیام‌ها را از مغز به بدن منتقل کنند، در پایه پشت او قرار می‌گیرند.

هنگامی که نقاط مختلف بدن توسط الکترودها تحریک می‌شوند، عضلات مختلف در باسن، ران و مچ پا فعال می‌شوند.

پروفسور گرگوار کورتین، عصب‌شناس در موسسه فناوری فدرال در لوزان، که این تحقیق را رهبری کرده است، این سیستم را به عنوان یک «پل دیجیتالی» توصیف می‌کند.

کورتین می‌گوید: «ما افکار او را می‌گیریم و آنها را به حرکت تبدیل می‌کنیم.»

برای رسیدن به این نقطه به پیشرفت‌های متعددی نیاز بود.

بیش از یک دهه طول کشید تا کورتین و همکارانش یاد بگیرند که چگونه باید نخاع را تحریک کنند تا حرکت ماهیچه‌ای قابل پیش‌بینی ایجاد شود.

مجموعه‌ای از الکترودهای تعبیه‌شده در پشت اسکام، نسخه‌ای به شدت اصلاح‌شده از دستگاهی است که در ابتدا برای تحریک مغز بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون طراحی شده بود. این عمل به سال‌ها کار فنی پر زحمت نیاز داشت.

با این حال، همه افراد درگیر موافق هستند که بدون اراده فوق‌العاده اسکام برای راه رفتن دوباره، این پروژه شکست می‌خورد.

اسکام، در سال 2017 در آن چه به عنوان مطالعه «STIMO» شناخته می‌شود ثبت نام کرد.
در این مرحله، نه ایمپلنت مغزی وجود داشت، نه هوش مصنوعی، اما یک نوار الکترود در قسمت پایین کمر او کاشته شد.

این ایمپلنت در فضایی به نام فضای اپیدورال، ناحیه‌ای بین مهره‌های ستون فقرات و نخاع قرار می‌گیرد.

اسکام به تایمز گفت که این فناوری به او این امکان را داده است که لذت‌های کوچک اما عمیق مانند ایستادن برای صرف نوشیدنی با دوستانش را دوباره به دست آورد.

اسکام به «تایمز» می‌گوید: «ابتدا هنگامی که فرمان برای برداشتن یک مرحله به نخاع فرستاده می‌شد، حرکت غیر قابل تغییر بود. احساس می‌کردم که دستگاه مرا کنترل می‌کند. این راهی برای راه رفتن طبیعی نبود و من را بی‌انگیزه کرد.»

با این حال، او همچنان مصمم بود که از هر فرصتی برای راه رفتن دوباره استفاده کند. آزمایش بعدی در ژوئیه 2021 آغاز شد.

تفاوت بزرگ اکنون ایجاد یک پیوند(پل) دیجیتال بین مغز او و الکترودهای ستون فقرات بود.

دو روز پس از جراحی برای قرار دادن ایمپلنت‌ها در جمجمه، او و تیم تحقیقاتی شروع به آموزش خواندن ذهن خود با هوش مصنوعی کردند. ایمپلنت‌ها در بالای ناحیه‌ای از مغز به نام قشر حرکتی قرار گرفتند.
هر کدام فعالیت حدود 50 هزار سلول مغزی را زیر نظر دارند که وقتی اسکام قصد حرکت دادن پاهایش را دارد، سوسو می‌زنند.

هوش مصنوعی این فعالیت را بررسی و احتمالات را پیش‌بینی می‌کند.

محققان ابتدا از او خواستند که به فکر بلند کردن پا با استفاده از عضلات خم‌کننده لگن باشد.

در عرض چند دقیقه نشانه‌هایی وجود داشت که هوش مصنوعی افکار او را رمزگشایی می‌کرد.

او گفت: «این بهترین شروعی بود که می‌توانستیم به آن امیدوار باشیم.»

ماه‌های بعدی عیب‌یابی انجام شد. در ابتدا، حدود یک ثانیه تاخیر بین فکر و شبیه‌سازی وجود داشت.

او گفت:«این خیلی طولانی بود. ولی اکنون احساس می‌کنم که به لحظه‌ای بودن نزدیک است.»

مهمتر از همه، او اکنون می‌تواند هر مرحله را فقط با فکر کردن به آن، کنترل کند. مثلاً او می‌تواند در وسط راه مکث، یا آن را کوتاه‌تر یا طولانی‌تر کند.

اسکام می‌گوید: «اکنون احساس می‌کنم که کنترل پاهایم را در دست دارم.»
این سیستم هنوز کامل نیست و سخت افزاری که برای اثبات یک مفهوم ساخته شده است، حجیم است.

برای اجرای الگوریتم‌های هوش مصنوعی، به یک رایانه لپ‌تاپ سنگین که باید در کوله پشتی نگه داشته شود یا روی واکر او قرار گیرد، نیاز است.

همچنین می‌تواند چند دقیقه طول بکشد تا راه‌اندازی شود، که به گفته اسکام، مفید بودن آن را محدود می‌کند.

اسکام می‌گوید که برخی از رسانه‌ها، بیش از حد در گزارش پیشرفت او اغراق کرده‌اند. او می‌تواند چند صد متر راه برود، اما نسبتا آهسته.

اسکام اکنون می‌تواند بدون این فناوری بایستد و قدم‌هایی بردارد، زیرا هوش مصنوعی بین مغز و الکترودهای ستون فقرات پیوند ایجاد کرده و اعصاب و ماهیچه‌های او را بهبود بخشیده است.

بلوخ و کورتین، اکنون شرکتی را تأسیس کرده‌اند که در حال اصلاح این فناوری و در تلاش است تا تأییدیه نظارتی را به دست آورد.

این به آزمایش‌های وسیع‌تری نیاز دارد که ممکن است ده‌ها بیمار را شامل شود و دیو مارور، مدیر اجرایی شرکت، معتقد است که این کار می‌تواند تا سال 2030 انجام شود.

اسکام امیدوار است در آینده‌ای نزدیک ساعات بیشتری را بدون نیاز به ویلچر سپری کند.