نجح باحثون في ابتكار شريحة كمبيوتر دماغية مصغرة، قادرة على تحويل الأفكار إلى نصوص بدقة مذهلة. ويمكن لهذه العجيبة الصغيرة، التي لا يزيد حجمها على طابع بريدي، أن تحدث ثورة في مجال التواصل بين الأشخاص المصابين بالشلل الشديد، حيث توفر لهم وسيلة للتعبير عن أنفسهم بسرعات تقترب من سرعة المحادثة العادية.
وفقًا لموقع "Study Finds"، تم تطوير الجهاز (MiBMI ) من قبل فريق دولي من العلماء بقيادة باحثين في جامعة (EPFL) في سويسرا. ويمثل عملهم، الذي تم تقديمه مؤخرًا في مؤتمر IEEE الدولي للدوائر الصلبة لعام 2024، قفزة كبيرة إلى الأمام في مجال واجهات الدماغ والحاسوب.
شريحة متطورة
ويعد جهاز (MiBMI ) شريحة إلكترونية متطورة يمكنها تفسير إشارات الدماغ المرتبطة بالكتابة اليدوية. فعندما يفكر الشخص في كتابة رسالة، يولد دماغه أنماطًا محددة من النشاط العصبي. يلتقط الجهاز هذه الإشارات ويعالجها ويترجمها إلى نص على الشاشة ويحدث كل ذلك في الوقت الفعلي.
ويعد ما يميز هذا الجهاز عن واجهات الدماغ والحاسوب السابقة هو مزيجه الرائع من الحجم وكفاءة الطاقة والدقة. على الرغم من صغر حجمه بما يكفي ليلائم أطراف أصابعك، فإنه قادر على معالجة الإشارات مما يصل إلى 512 قناة من البيانات العصبية في وقت واحد.
ونُشرت الورقة البحثية في مجلة IEEE للدوائر الصلبة. ويتيح له هذا العدد الكبير من القنوات التقاط صورة غنية ومفصلة لنشاط الدماغ، مما يؤدي إلى فك تشفير الحركات المقصودة بدقة أكبر.
وقالت "ماهسا شوران" التي تقود مختبر التقنيات العصبية المتكاملة في الجامعة السويسرية، في بيان: "يتيح لنا MiBMI تحويل النشاط العصبي المعقد إلى نص قابل للقراءة بدقة عالية واستهلاك منخفض للطاقة. ويقربنا هذا التقدم من حلول عملية قابلة للزرع يمكنها تعزيز قدرات الاتصال بشكل كبير للأفراد الذين يعانون من إعاقات حركية شديدة".
إثبات كفاءته
وقد تم إثبات براعة الشريحة في سلسلة من الاختبارات باستخدام بيانات من شخص مصاب بالشلل الرباعي- شلل كامل لجميع الأطراف الأربعة، وتخيل المشارك كتابة حروف الأبجدية وفسر الجهاز هذه الأفكار بدقة متوسطة تبلغ 90.8٪. وهذا يعني أنه لكل 10 أحرف يفكر الشخص في كتابتها، حدد الجهاز 9 منها بشكل صحيح.
ولا تتوقف قدرات MiBMI عند الأبجدية حيث يمكن للشريحة التمييز بين 31 فئة مختلفة من الرموز، بما في ذلك جميع الأحرف الـ 26 وعلامات الترقيم والأوامر مثل المسافة والعودة إلى الخلف. تسمح هذه المجموعة الواسعة من الخيارات باتصالات أكثر طبيعية وسلاسة.
وصرح المؤلف الرئيسي "محمد علي شعيري": "نحن على ثقة من أننا نستطيع فك تشفير ما يصل إلى 100 حرف، لكن مجموعة بيانات الكتابة اليدوية التي تحتوي على المزيد من الأحرف غير متاحة بعد".
أحد أكثر الجوانب المثيرة للإعجاب في MiBMI هو كفاءتها، حيث إن غالبًا ما تعتمد واجهات الدماغ والحاسوب التقليدية على خوارزميات معقدة تتطلب قوة حوسبة كبيرة، مما يجعلها ضخمة ومتعطشة للطاقة.
وعلى النقيض، يستخدم MiBMI نهجًا جديدًا يسمى "الرموز العصبية المميزة" لتفسير إشارات الدماغ. وتسمح هذه الطريقة للشريحة بتحقيق دقة عالية مع استهلاك الحد الأدنى من الطاقة - حوالي 223 ميكروواط في المتوسط، أقل من مصباح LED النموذجي.
سبب فاعليته
ويكمن السر وراء كفاءة جهاز MiBMI يكمن في قدرته على التركيز على الإشارات العصبية الأكثر أهمية. فبدلاً من معالجة جميع البيانات الواردة باستمرار، يتمتع الجهاز بتصميم "مدفوع بالنشاط".
وينطلق الجهاز إلى العمل عندما يكتشف زيادة في النشاط العصبي المرتبط بمحاولة الحركة وينتقل إلى وضع الطاقة المنخفضة أثناء فترات عدم النشاط. ولا يعمل هذا النهج التكيفي على توفير الطاقة فحسب، بل يساعد أيضًا في تصفية الضوضاء الخلفية في إشارات الدماغ، مما يؤدي إلى فك تشفير أكثر دقة ووضوحًا.
ومع أدائه الحالي، يمكن للشخص الذي يستخدم هذا الجهاز كتابة أفكاره بمعدل حوالي 90 حرفًا في الدقيقة. ورغم أن هذا ليس بنفس سرعة التواصل المنطوق المتوسط، إلا أنه يمثل تحسنًا كبيرًا مقارنة بأجهزة الاتصال المساعدة الموجودة للأشخاص المصابين بالشلل الشديد، والتي غالبًا ما تسمح ببضع كلمات فقط في الدقيقة.
وبينما تركز النسخة الحالية من جهاز MiBMI على فك رموز الكتابة اليدوية المتخيلة، يعتقد الباحثون أن نهجهم يمكن تكييفه مع أنواع أخرى من الحركات المقصودة أو حتى الكلام. ويشير هذا التنوع إلى مستقبل حيث قد تعمل واجهات الدماغ والحاسوب على استعادة أشكال مختلفة من الاتصال والتحكم في الحركة لأولئك الذين فقدوها.