حجت الاسلام و المسلمین پناهیان:
برنده جایزه مغز و استاد علوم اعصاب دانشگاه نیویورک در گفت‌وگو با آناتک:
سگ رباتیکی که با سلول‌های مغز انسان حرکت می‌کند
به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از «ساینس آلرت» (Science Alert)؛ این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد و ربات مورد آزمایش هم فقط توانسته است یک مسیر ساده را روی نقشه دنبال کند؛ اما نتیجه آن توجه دانشمندان را به امکان استفاده از سلول‌های مغزی در کنترل دستگاه‌های واقعی جلب کرده است.
وقتی نورون‌ها جای پردازنده را می‌گیرند
مغز انسان با وجود توانایی چشمگیر در یادگیری و سازگاری با شرایط تازه، انرژی بسیار کمتری از بسیاری از سامانه‌های رایانه‌ای پیشرفته مصرف می‌کند. همین ویژگی باعث شده است دانشمندان بررسی کنند که آیا می‌توان از سلول‌های عصبی زنده برای ساخت سامانه‌های محاسباتی استفاده کرد یا نه.
در این رویکرد، نورون‌ها یا همان سلول‌های عصبی در محیط آزمایشگاه پرورش داده می‌شوند و روی تراشه‌ای مجهز به الکترود قرار می‌گیرند. الکترود‌ها امکان ارتباط دوطرفه با سلول‌ها را فراهم می‌کنند؛ یعنی هم می‌توانند پیام‌های الکتریکی به نورون‌ها بفرستند و هم فعالیت الکتریکی آنها را دریافت کنند.
به این ترتیب، فعالیت سلول‌های عصبی به اطلاعاتی تبدیل می‌شود که یک سامانه رایانه‌ای می‌تواند آن را تفسیر کند و از آن برای انجام یک کار مشخص کمک بگیرد.
پژوهشگران شرکت استرالیایی «کورتیکال لبز» (Cortical Labs) از همین روش برای هدایت یک سگ رباتیک استفاده کردند. آنها فعالیت گروهی از نورون‌های پرورش‌یافته روی تراشه را به فرمان‌هایی برای حرکت ربات تبدیل کردند تا بتواند در یک نقشه ساده به سمت هدف حرکت کند.
چطور سلول‌های مغزی مسیر حرکت ربات را تعیین کردند؟
راز این آزمایش در ارتباط رفت‌وبرگشتی میان تراشه و ربات بود. سامانه با ارسال پیام‌های الکتریکی، نورون‌ها را تحریک می‌کرد و سپس پاسخ الکتریکی سلول‌ها را دریافت می‌کرد. این پاسخ‌ها برای تعیین حرکت بعدی ربات به کار می‌رفتند.
هر بار که ربات حرکتی انجام می‌داد، اطلاعات مربوط به نتیجه آن دوباره به سامانه بازگردانده می‌شد. به این ترتیب، نورون‌ها در یک چرخه دریافت پیام، واکنش و دریافت بازخورد قرار می‌گرفتند. پژوهشگران با تغییر ویژگی‌های پیام‌های الکتریکی و بررسی واکنش سلول‌ها، توانستند فعالیت آنها را با حرکت ربات هماهنگ کنند.
البته این سگ رباتیک مانند یک موجود زنده فکر نمی‌کند و نورون‌های آن نیز به‌تنهایی نقشه را نمی‌بینند یا مسیر را درک نمی‌کنند. در واقع، دانشمندان با طراحی یک سامانه ارتباطی، فعالیت الکتریکی سلول‌ها را به فرمان‌های قابل استفاده برای ربات تبدیل کرده‌اند.
از بازی رایانه‌ای تا هدایت ربات
این نخستین تجربه شرکت کورتیکال لبز در استفاده از نورون‌های زنده برای انجام وظایف محاسباتی نیست. این شرکت پیش‌تر نشان داده بود که مجموعه‌ای از سلول‌های عصبی پرورش‌یافته در آزمایشگاه می‌توانند در انجام بازی‌های رایانه‌ای مانند «پونگ» (Pong) و «دووم» (Doom) مشارکت کنند.
در آزمایشی دیگر نیز این شرکت با همکاری مؤسسه پژوهشی هوندا در اروپا، از تراشه‌های حاوی نورون برای هدایت یک عامل مجازی در محیطی شبیه صفحه شطرنج استفاده کرد. هدف این عامل، حرکت در یک شبکه ساده و رسیدن به نقطه‌ای بود که پاداش دریافت می‌کرد.
پژوهشگران در این همکاری بیش از چهار هزار ساعت با تراشه و عامل مجازی تعامل داشتند و نزدیک به هزار و ۳۰۰ ترکیب متفاوت از پیام‌های الکتریکی را آزمایش کردند. این کار به آنها کمک کرد راه‌های مختلف تحریک نورون‌ها و تفسیر پاسخ آنها را بررسی کنند.
آیا ربات‌های آینده با سلول‌های مغزی کنترل می‌شوند؟
یکی از امید‌های اصلی این فناوری، ساخت سامانه‌هایی است که بتوانند در شرایط پیش‌بینی‌ناپذیر بهتر خود را با محیط سازگار کنند. ربات‌های امروزی در انجام حرکات پیچیده، مانند راه رفتن، دویدن یا حفظ تعادل، پیشرفت زیادی داشته‌اند؛ اما تصمیم‌گیری سریع و تغییر رفتار در مواجهه با موقعیت‌های تازه همچنان از چالش‌های مهم آنهاست.
به باور پژوهشگران، استفاده از سلول‌های عصبی زنده ممکن است در آینده به ساخت ربات‌هایی کمک کند که با مصرف انرژی کمتر، توانایی بیشتری برای یادگیری و سازگاری داشته باشند. چنین سامانه‌هایی می‌توانند در محیط‌های دورافتاده یا خطرناک به کار گرفته شوند یا در تعامل با انسان، به‌مرور پاسخ‌های خود را با نیاز‌های افراد هماهنگ کنند.
البته رسیدن به این مرحله هنوز به تحقیقات زیادی نیاز دارد. تراشه‌های فعلی باید بتوانند وظایف پیچیده‌تری را در زمان کوتاه‌تری انجام دهند. دانشمندان همچنین می‌خواهند بفهمند این سلول‌ها چگونه اطلاعات را نگه می‌دارند و آیا می‌توان نوعی حافظه پایدار در آنها ایجاد کرد یا نه.
چالش اصلی فقط پرورش نورون‌ها روی یک تراشه نیست؛ بلکه برقراری ارتباط قابل اعتماد با سلول‌ها، آموزش دادن به آنها و اطمینان از تکرارپذیری نتایج نیز اهمیت زیادی دارد.
این پژوهش هنوز در یک مجله علمی داوری‌شده منتشر نشده است و نتایج آن در کنفرانس «نیور‌آی‌پی‌اس ۲۰۲۶» (NeurIPS ۲۰۲۶) ارائه شده و نسخه پیش‌چاپ آن در پایگاه آرکایو (arXiv) در دسترس قرار گرفته است. بنابراین، این آزمایش را باید نمایشی اولیه از ظرفیت محاسبات زیستی دانست، نه فناوری آماده‌ای که به‌زودی در ربات‌های روزمره به کار گرفته شود.
انتهای پیام/
