تاریخچه BCI و واسطه مغز و کامپیوتر اولین بار توسط چه کسی کشف شد؟

تاریخچه BCI به دوران قرن بیستم بازمی‌گردد، زمانی که برای اولین بار توانایی برقراری ارتباط مستقیم بین مغز و کامپیوتر مورد بررسی قرار گرفت. از آن زمان تاکنون، پژوهش‌ها و تحقیقات بسیاری در زمینه BCI انجام شده و تا به امروز به توسعه و پیشرفت این فناوری کمک شایانی شده است.

استفاده‌های BCI گسترده‌ای از جمله کنترل پروتزهای هوشمند، کمک به افراد مبتلا به ناتوانی‌های حرکتی، بهبود عملکرد ذهنی و حافظه و حتی درمان برخی اختلالات روانی دارد. اما همچنین مسائل امنیتی و حفظ حریم شخصی در استفاده از این تکنولوژی نیز نیاز به توجه دارد.

از طرفی، با پیشرفت تکنولوژی BCI و قابلیت اتصال ذهن انسان به دستگاه‌های خارجی، احتمال نفوذ به حریم شخصی و دسترسی غیرمجاز به اطلاعات حساس افراد وجود دارد؛ بنابراین، امنیت داده‌ها و حفظ حریم خصوصی بسیار مهم است و نیازمند راه‌حل‌های قوی و کارآمد برای مقابله با این مسائل است.

به طور کلی BCI ‌ها به امکان ارتباط مستقیم بین مغز انسان و کامپیوتر اجازه می‌دهند تا به وسیله فعالیت‌های مغزی، اطلاعات را به سیستم‌های خارجی ارسال کنند

 این فناوری نه تنها برای افراد با مشکلات حرکتی مانند فلجی بلکه برای تمامی افراد نیز کاربرد دارد. در این مطلب از مجله تخصصی مغز و اعصاب برین مگ، بررسی تاریخچه‌ی توسعه BCI پرداخته خواهد شد.

BCI اولین بار توسط چه کسی کشف شد؟

BCI یا رابط مغز و کامپیوتر، اولین بار توسط دکتر جفری ساتنر در دهه ۱۹۷۰ میلادی مطرح شد. دکتر ساتنر یک علوم شناختی و نوروساینس دان اهل آمریکا بود که در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی فعالیت می‌کرد. او ایده این تکنولوژی را برای کمک به افرادی که دچار ناتوانی حرکتی هستند، ارائه داد.

 او اولین بار در مقاله‌ای با عنوان “سیستم ارتباطی بین مغز و کامپیوتر” این تکنولوژی را معرفی کرد و از آن به عنوان یک روش ارتباطی جدید بین انسان و ماشین یاد کرد.

BCI ابتدا برای کمک به افراد دچار ناتوانی حرکتی توسعه یافت، اما به مرور زمان کاربردهای دیگری نیز برای این تکنولوژی پیدا شد.

امروزه BCI به عنوان یک راه حل مناسب برای کنترل دستگاه‌ها، بازی‌ها و حتی ماشین‌ها استفاده می‌شود. این تکنولوژی توانایی تشخیص الگوهای فعالیت مغزی انسان را دارد و این امکان را به افراد می‌دهد که با استفاده از فعالیت مغزی خود، دسترسی به دستگاه‌ها و کامپیوترها داشته باشند؛ بنابراین، BCI به عنوان یک راهکار نوین برای ارتباط انسان و ماشین، اهمیت زیادی پیدا کرده است و هر روز بهبود و توسعه می‌یابد.

 

آغاز شناسی تاریخچه فناوری BCI

با پدیدار شدن ایده ابتدایی BCI در دهه ۱۹۷۰، تحقیقات و توسعه در این زمینه شروع شد. ابتکارات اولیه در این حوزه شامل استفاده از الکتروانسفالوگرافی (EEG) برای ضبط فعالیت‌های مغزی بود. این روش اولیه برای کنترل حرکتی و ارتباط با سیستم‌های خارجی استفاده می‌شد.

در سال‌های بعد، تکنولوژی‌های پیشرفته‌تری برای BCI توسعه یافت و استفاده از واسط مغز-کامپیوتر با عملکرد بهتر و دقت بیشتر ممکن شد. از جمله این تکنولوژی‌ها می‌توان به استفاده از امواج مغزی (مانند امواج الکتروانسفالوگرافی)، تصاویر مغزی (MRI و fMRI)، امواج فراصوتی و حتی امواج نوری اشاره کرد.

استفاده از BCI در حوزه‌های مختلفی از جمله پزشکی، نظامی، بازی و سرگرمی و فعالیت‌های روزمره مورد استفاده قرار گرفته است. برای مثال، در پزشکی، BCI می‌تواند به افراد مبتلا به ناتوانی حرکتی کمک کند تا با استفاده از امواج مغزی کنترل حرکتی خود را بهبود بخشند و با محیط اطراف ارتباط برقرار کنند

تاریخچه BCI

پیشرفت‌های فناوری تاریخچه BCI در دهه ۱۹۹۰

در دهه ۱۹۹۰ تاریخچه BCI شاهد جهشی چشمگیر در زمینه رابط‌های مغز-کامپیوتر (BCI) بود که عمدتاً به دو پیشرفت کلیدی مربوط می‌شد:

۱. پیشرفت در فناوری تصویربرداری مغزی:

 توسعه تکنولوژی‌های تصویربرداری مغناطیسی (MRI) گامی بزرگ در درک فعالیت مغز به محققان ارائه داد. MRI به آن‌ها اجازه می‌داد تا تصاویر با جزئیات دقیق از مغز را بدست آورند و فعالیت‌های مختلف را در مناطق مختلف مغز مشاهده کنند. این امر منجر به درک عمیق‌تر از نحوه عملکرد مغز و چگونگی ارتباط افکار و اقدامات ما شد.

۲. توسعه روش‌های پردازش سیگنال مغزی:

در کنارپیشرفت‌های تصویربرداری، الگوریتم‌های جدید برای پردازش سیگنال‌های مغزی نیز توسعه یافتند. این الگوریتم‌ها می‌توانستند فعالیت‌های الکتریکی و مغناطیسی مغز را تفسیر کنند و آن‌ها را به دستورات قابل فهم برای کامپیوتر تبدیل کنند. این امر به محققان امکان می‌داد تا سیستم‌های BCI را با دقت و قابلیت اطمینان بیشتر طراحی کنند.

این پیشرفت‌ها در دهه ۱۹۹۰ منجر به دستاوردهای قابل توجهی در تاریخچه BCI شد، از جمله:

  • ۱۹۹۱: اولین بار از BCI برای کنترل یک مکان نما بر روی صفحه کامپیوتر با استفاده از افکار استفاده شد.
  • ۱۹۹۴: محققان از BCI برای حرکت دادن یک بازوی روباتی با استفاده از قدرت فکر استفاده کردند.
  • ۱۹۹۸: اولین بازی BCI که به کاربران امکان می‌داد با افکار خود بازی کنند، معرفی شد.
 

این پیشرفت‌ها پایه و اساس تحقیقات BCI را در قرن ۲۱ بنا نهاد و زمینه را برای کاربردهای گسترده‌تر این فناوری در زمینه‌های مختلف از جمله پزشکی، توانبخشی، بازی و حتی کنترل ذهن فراهم کرد.

 

رشد صنعت تاریخچه BCI در دهه ۲۰۰۰

در دهه ۲۰۰۰ تاریخچه BCI شاهد پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه رابط‌های مغز-کامپیوتر (BCI) بود. این پیشرفت‌ها عمدتاً به دو عامل کلیدی نسبت داده می‌شود:

۱. ظهور فناوری‌های تصویربرداری مغزی پیشرفته‌تر:

 توسعه روش‌هایی مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MEG) و توموگرافی انتشار فوتون تک فوتونی (fNIRS) به محققان امکان می‌داد فعالیت مغز را با وضوح و دقت بیشتری نسبت به روش‌های قبلی مانند الکتروانسفالوگرافی (EEG) بررسی کنند. این امر منجر به درک عمیق‌تر از نحوه عملکرد مغز و چگونگی ترجمه فعالیت‌های مغزی به دستورات قابل فهم برای کامپیوتر شد.

 
۲. سرمایه‌گذاری‌های شرکت‌های بزرگ فناوری:

شرکت‌هایی مانند Neuronetics، OpenBCI و Emotiv Systems با درک پتانسیل عظیم BCI در زمینه‌های مختلف، شروع به سرمایه‌گذاری قابل توجهی در تحقیق و توسعه در این حوزه کردند. این سرمایه‌گذاری‌ها منجر به معرفی محصولات و فناوری‌های جدید BCI شد که کاربردهای بالقوه BCI را به نمایش گذاشت.

برخی از نمونه‌های قابل توجه پیشرفت‌های تاریخچه BCI در دهه ۲۰۰۰ عبارتند از:

  • ۲۰۰۴: محققان در دانشگاه توبینگن آلمان با استفاده از BCI مبتنی بر EEG، توانستند یک پروتز دست را با قدرت فکر کنترل کنند.
  • ۲۰۰۶: شرکت Neuronetics اولین سیستم BCI تایید شده توسط FDA را برای درمان صرع معرفی کرد.
  • ۲۰۰۷: Emotiv Systems اولین هدست BCI قابل مصرف را معرفی کرد که به کاربران امکان می‌داد با افکار خود بازی‌ها را کنترل کنند.
تاریخچه BCI

چالش‌ های روزانه BCI

با توسعه‌ی بیشتر BCI و روند انتقال داده‌های مغزی به‌صورت بیشتر، چالش‌های جدیدی نیز پدیدار شده است. از جمله این چالش‌ها می‌توان به امنیت اطلاعات، دقت سیگنال‌های مغزی و سازگاری با فرد مورد نظر اشاره کرد.

امنیت اطلاعات یکی از مهمترین مواردی است که در حوزه BCI باید مد نظر قرار گیرد. انتقال داده‌های مغزی به‌صورت بی‌سیم و اتصال آنها به دستگاه‌های خارجی، ممکن است باعث افشای اطلاعات حساس فرد شود؛ بنابراین، تضمین امنیت اطلاعات و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به این اطلاعات، یکی از اصلی‌ترین چالش‌هایی است که در این زمینه وجود دارد.

برای افزایش امنیت اطلاعات مغزی، از روش‌های رمزنگاری و احراز هویت استفاده می‌شود. همچنین، استفاده از پروتکل‌های امنیتی مانند SSL و VPN برای انتقال اطلاعات به‌صورت رمزنگاری شده، می‌تواند کمک کننده باشد. علاوه بر این، ایجاد سیستم‌های تشخیص نفوذ و مکانیزم‌های حفاظت از داده‌ها نیز از راهکارهای دیگر برای افزایش امنیت اطلاعات مغزی است.

همچنین، ضرورت آموزش به کاربران در مورد رفتارهای امنیتی و رعایت قوانین و مقررات مربوط به حفاظت اطلاعات، از اهمیت بالایی برخوردار است. مدیریت دقیق دسترسی‌ها و نظارت مستمر بر فعالیت‌های شبکه و سیستم‌های مورد استفاده نیز از اقدامات مهم برای حفظ امنیت اطلاعات مغزی است.

با این توجه، توسعه فناوری‌های جدید و پیشرفته‌تر در زمینه BCI نیازمند توجه ویژه به امنیت اطلاعات است تا از تبادل داده‌ها و استفاده از آنها به نحو امن و مطمئن برخوردار باشیم.

همچنین، دقت سیگنال‌های مغزی نیز می‌تواند یک چالش مهم باشد. تشخیص صحیح و دقیق انواع سیگنال مغزی و تفسیر آنها برای انجام وظایف مختلف، نیازمند دقت بالایی است. هر گونه عدم دقت در تشخیص سیگنال‌های مغزی می‌تواند باعث خطای بزرگ در عملکرد دستگاه شود.

در نهایت، سازگاری دستگاه با فرد مورد نظر نیز یکی دیگر از چالش‌هایی است که در زمینه BCI وجود دارد. برای اینکه یک دستگاه BCI به خوبی کار کند، باید با ویژگی‌ها و نیازهای فرد مورد استفاده سازگاری داشته باشد و توانایی ارتباط برقرار کردن با مغز او را داشته باشد.

تاریخچه BCI

آینده BCI

با پیشرفت فناوری تاریخچه BCI، امکان پیش‌بینی و تشخیص بیماری‌های مغزی مانند زوال عقل و اختلالات حافظه بهبود خواهد یافت. از طرفی، استفاده از BCI در عملیات‌های نظامی می‌تواند به ارتقای عملکرد و دقت نیروهای نظامی کمک کند. همچنین، این فناوری می‌تواند در بهبود کیفیت زندگی افراد مبتلا به ناتوانی‌های حرکتی نیز مؤثر باشد.

در آینده، افزایش دقت و سرعت انتقال اطلاعات از مغز به کامپیوتر و برعکس، می‌تواند به افزایش کارایی و کاربرد BCI در حوزه‌های مختلف کمک کند. همچنین، افزایش امنیت اطلاعات و حفظ حریم خصوصی افراد استفاده کننده از این فناوری از جمله چالش‌هایی است که در آینده باید به آن پرداخته شود.

با توجه به تلاش‌های بسیاری که در زمینه BCI صورت گرفته است و ادامه تحقیقات و توسعه‌ی این فناوری، امیدواریم که در آینده شاهد پیشرفت‌های بیشتری در این حوزه باشیم و از مزایای بیشتری که این فناوری می‌تواند به جامعه ارائه دهد، بهره‌مند شویم.