ترجمه اول - بخش دوم - فصل یازده

فضای سایبری بیونیک ( علم بیولوژی در مهندسی)

نتایج چند‌نگار(Polygraph) دید بسیار خوب و جامعی از نقطه نظر امتحان کننده ارائه می‌دهد. این واقعیت وجود دارد که آشنایی با حالت‌های عاطفی در رابطه با ارتباط (مکالمه) انسان - ماشین تقریباً امکان‌پذیر بوده و در تعدادی از مناطق به‌ویژه در فرآیند حلقه بسته (مدار بسته) در رابطه با کاربر دارای امتیازات ویژه‌ای است. مثلاً تهیه و بدست آوردن بازخورد عاطفی در زمینه ابزارهای نرم‌افزاری هوشمند کلید ارتقاء و بهبود دانش فردی و کنترل فردی می‌باشد.

ردیابی صورت و لب‌خوانی

در زندگی عادی و روزمره بسیاری از اطلاعات غیر مکالمه‌ای به کمک توصیف صورت و رفتار و حرکت سر انتقال می‌یابد(Eckman , Friesen,1977) . شاخص حالت و وضعیت مغزی و به‌خصوص عاطفی و احساسی می‌توانند خودآگاه و یا ناخودآگاه و همچنین در برخی اوقات از روی قصد و هدف ظاهر شوند.حرکات سر عموماً برای نشان دادن تامل ، توافق و یا رد کردن چیزی استفاده می‌شود.

تعداد زیادی از منابع در ادبیات موضوعی وجود دارد که مبنایی برای طبقه‌بندی و کمیت‌بندی ارتباط غیر تکلمی را مطرح می‌سازند(Eckman , Friesen,1984) . گروه‌های تحقیقاتی دیگری روش‌های پیچیده‌ای را که نیاز است برای دریافت و بدست‌اوردن داده‌های صورت را توسعه داده‌اند. مثلاً یک تیم در CMU آزمایشگاه سیستم‌های تعاملی سیستمی را توسعه داده‌اند که می‌تواند صورت یک سوژه را که آزادانه در محیط آزمایشگاه حرکت می‌کند را ردگیری نماید. ردگیری به‌خصوص بر این اساس است که از یک مدل با رنگ پوست استفاده شده است که مجاز است رنگ آن در نور و روشنایی و از زوایای مختلف تغییر کند. مدل شامل توزیع گاوس در فضای دوبعدی تصادفی بوده و برای یک سوژه تحت محیط نورانی خاص ، پارامتر خود را تخمین می‌زند. این سیستم باید برای ردگیری همزمان چندین سوژه تکامل و توسعه یابد.

گروه‌های دیگری در CMU و دانشگاه برکلی کالیفرنیا تکنولوژی شبکه‌های عصبی را به‌کار می‌برند تا نقش لب را به‌صورت پویا در هنگام صحبت و گفتار ردگیری نمایند. سپس این اطلاعات با ردگیری صوتی در یک سیستم تشخیص گفتار صوتی-تصویری ادغام می‌شود.(Campbell, 1988 ; Bregler et al., 1993;1994) فرستادن این اطلاعات و سایر چنین رفتارهایی به واسط کامپیوتر انسان می‌تواند به عنوان یکی از مولفه‌های دستورالعمل تحقیقات وسیع‌تر دیده شود که هدف آن آدرس‌بندی هر مولفه ممتاز در مدل‌سازی جامع کاربر همراه با تمامی مشخصات اجتماعی ، هوشمند و فیزیکی آن می‌باشد. در برخی دوایر این دیدگاه‌ها با توجه جدی به آزادی و خصوصیات فردی استخراج می‌شود. اما آن سوژه به محیط جداگانه نیاز دارد. یک توصیف کلی آن است که مدل کاربر به درجه‌ای از خصوصیات در ارتباط با کامپیوتر برسد که نقش مشابهی در رابطه با دانش فردی و پیش قضاوت درباره جواب‌دهنده که ارتباطات معمول بشر به صورت کلامی و غیر کلامی انجام می‌شود، ایفا ‌کند.

امواج مغز ارتباط سیگنال‌های الکتریکی صادره از مغز با وضعیت روحی صاحب مغز یکی از اهداف اصلی تحقیقات در زمینه اعصاب در طی 60 سال اخیر بوده است. این امر یکی از طولانی ترین و هنوز خسته‌کننده‌ترین مقوله برای محققین مغز می‌باشد. اولین گزارش‌ها در سال 1929 توسط برگر ارائه شده است که در ان ضبط امواج الکتریکی مغز از طریق جمجمه هیجان زیادی به وجود آورده است(Berger , 1931) . این ضبط به الکتروانسفالوگرام (EEG) معروف شد. این اشتیاق راه را برای این امر باز کرد که دریابیم این سیگنال‌های الکتریکی به طرز قابل توجهی نسبت به آنچه پیش‌بینی می‌شد گریزان و غیر‌قابل تخمین می‌باشد. تحقیقات فعلی که به طرز بحرانی و جدی به تکنولوژی مدرن کامپیوتر بستگی دارد اخیراً به نقطه‌ای رسیده‌است که احیاء هیجان اولیه را مجاز می‌سازد. نتایج با وجود محدودیت‌ها راه طولانی را پیموده‌ است تا تصدیق و اثر امواج مغز را به طریق مفید رمزگشایی نماید.

لایه مغز حاوی منابع جریان فعال بوده‌است که باعث می‌شود پتانسیل الکتریکی محلی دائماً با دامنه متغیر نوسان نماید. بعضی از مشخصه‌های دنباله موج در رابطه با محل الکترود ، فعالیت سوژه و حضور و نوع شبیه‌سازی حسی قابل تخمین می‌باشد. برخی از آن‌ها با چشم قابل تشخیص است و این امر برای مدت طولانی اصول بنیادی برای تحقیقات EEG به شمار می‌رود. تشخیص فعالیت 10Hz آلفا و ارزیابی بلوک‌بندی آلفا خواب بر حسب بیداری با در نظر گرفتن اثر داروهای مسکن و خواب‌آور بر روی ساختار سلولی کوچک ( که باعث تصمیم‌گیری) و پالس 3 ثانیه‌ای و موج پیچیده مربوط به بیهوشی کوتاه مدت در حقیقت، به طور سنتی، امتیاز و مفید بودن کلینیکی EEG به ارزیابی شرایط کلی مغز مانند تشخیص هوشیاری بر حسب REM یا خواب عمیق و همچنین به تشخیص اندازه محل صرع محدود می‌شود. نوسانات الکتریکی ضبط شده از طریق جمجمه عمدتاً به لایه‌های مغز در نزدیکی جمجمه مربوط می‌شود. یعنی سطح ‌آن‌ها فعالیت الکتریکی قشر مغز بوده که در حقیقت قسمت اعظم آن است که در سطح خارجی مغز و زیر جمجمه قرار دارد. قشر مغز یک لایه نازک است که شامل سلول‌های عصبی یا نرون یا شاخه‌های متعدد سلول‌های عصبی است که به صورت ممتد و توسعه طولانی و مدور بوده است و به صورت شعاعی در مسافت‌های مختلف به نرون و شاخه‌های عصبی دیگر متصل می‌شود.

شاخه‌های عصبی یک اتصال الکتریکی بوده که میدان الکتریکی را به نرون‌های بدن انتشار می‌دهد که در نهایت پالس‌های عصب را تحریک می‌کند. پتانسیل سطحی دیده شده عمدتاً در شاخه‌های عصبی و در سلول‌های مغز تولید می‌شوند. حداکثر و حداقل پلاریزاسیون و دی‌پلاریزاسیون موج باطری معمولاً به‌طور همزمان رخ می‌دهد. تغییرات مثبت ضبط شده در سطح جمجمه همزمان به ناحیه دی‌پلاریزاسیون زیرین مربوط می‌شود و بالعکس.

برای ارزیابی دامنه‌های دیده شده باید فرض کنیم که تعداد زیادی از نرون‌های پایینی از یک مجموعه بزرگ که از سنکرون تحریک شده‌اند ترتیب خود را به آهستگی تغییر دهد ( نسبت به ثابت زمانی یک نرون). این امر حضور یک طیف توان را توصیف می‌کند که بیشترین انرژی را در فرکانس‌های زیر 10 هرتز به نمایش می‌گذارد.

عقیده بر این است که تحریک خود به خود نرون‌ها در رابطه با موجEEG چندان قابل ملاحظه نمی‌باشد. در حقیقت حتی اگر موج‌ها از تحریک همگانی سلول‌ها جلوگیری کنند بازهم چندان قابل ملاحظه نیست(Li and Jasper , 1953) . همچنین ارتباط بین موج‌های منحصر به فرد در سیگنال EEG و پتانسیل Synaptic بعدی ضبط شده و برای سلول‌های همجوار کاملاً جا افتاده است (Landua , 1967).

این فعالیت همزمان EEG اغلب حالت ریتمیک می‌باشد. یعنی چگالی طیفی آن نشان می‌دهد که پپک آن در فرکانس‌های مشخصه رخ می‌دهد. تحلیل ریتم‌های مغز در برگیرنده توجهات اولیه به ‌EEG می‌باشد.

کوشش‌های زیادی در اواخر دهه 1960 و اوایل دهه 70 به خرج داده شده است تا اطلاعات کافی از EEG برای کمک به کامپیوتر حاصل شود. چگالی‌های طیف و همسانی طیف بین هر زوج کانال در زمانی کوتاه از آغاز EEG اندازه‌گیری شده تا جابه‌جایی کوتاه بین فعالیت روحی ردگیری شود.

این امر به نتایج جالب و مقالات زیادی منجر شده‌است. برای مثال این نتیجه به‌دست آمده است که توانایی یک سوژه انسانی برای حفظ سطح اولیه از عملکرد در حین انجام وظیفه گوش دادن و مانیتورینگ بصری ، محدود می‌باشد. پس از چند دقیقه از انجام این وظیفه بخصوص در محیطی با تنش و تحریک کم عملکرد به طرز قابل ملاحظه‌ای ضعیف می‌شود. اگر سوژه با خواب‌آلودگی و کسالت دست و پنجه نرم کند.این‌ها باعث تغییراتی در طیف EEG می‌شود. یک مطالعه موردی به کمک ردگیری " صدا" در یک شبیه‌سازی شنوایی نشان داده‌است که عملکرد بشر با توجه به خواب‌آلودگی در طی بازه 4 دقیقه‌ای و بیشتر تحت تاثیر قرار می‌گیرد و ضعیف می‌شود. و این عملکرد تاخیری با تغییرات مشخصه EEG در باندهای 4HZ delta و 4-6HZ theta و همچنین در حوالی 14 هرتز ( فرکانس محوری خواب) همراه خواهد بود. علاوه بر این تغییرات گذرا که قبل و بعد از ارائه رخ می‌دهد یک تخمین‌گر خوب برای تصحیح در مقابل تشخیص‌های نادرست هدف‌ها می‌باشد(Markeig and Jung , 1966).

فراخواندن پتانسیل‌ها

فلاش نور ، صدای کوتاه و لمس کردن آرام پوست فعالیتی را تولیئ می‌کند که راهی را برای احساس به ویژه در قشر احساسی مغز ( بصری، شنوایی و حسی) می‌گشاید. این پاسخ الکتریکی که توسط الکترود بر روی سطح قشایی قرار دارد به وسیله یک موج غیرتناوبی در فعالیت زمیه در حال پیشرفت دریک سوم زمان منعکس می‌شود.

مجدداً مشارکت همزمان بعد از پتانسیل‌های Synaptic در تعداد زیادی از نرون‌های نزدیک الکترود نتیجه می‌شود. نرون‌های غشایی در لایه‌هایی توزیع شده‌اند و هر لایه قاعدتاً در هر ناحیه دارای عملکرد صحیح و خاصی هستند. در جهت عمود بر سطح غشاء چنین به نظر می‌رسد که سلول‌های بالای یکدیگر عملکردهای خاص خود را برای یک حس کیفی خاص انجام می‌دهندو در صورتیکه در جهت‌های شعاعی عملکرد سلول‌ها دارای حالت‌های گذرا و سریع می‌باشد. ساختار عمودی در ابتدا در نواحی بصری و حس‌های بدنی مشخص گردید(Huben and Wiesel,1962) و بعداً در غشاء شنوایی(Gerstein and Wiesel,1964) .کیفیت با توجه به وضعیت غشاء تغییر می‌کند. عملکرد ویژه در رابطه با موقعیت غشاء بر EEG در حال پیشرفت بازتاب دارد. محرک سنسوری برای یک کیفیت مفروض نواحی محیطی سطح غشاء را ناهمزمان می‌کند. عملکردهای مختلف بدست آمده تا نقشه سطح قشر مغز را تبیین نماید و در حقیقت محرک‌ها و انگیزه‌های مختلف بدست‌امده تا یک امضاء یا تصدیق الکترونیکی بر روی سطح غشاء و به طور مفصل برروی جمجمه را فراخواند.

با میانگین‌گیری در نیم ثانیه از سیگنال EEG که شامل چندین تکرار از محرک‌های مشابه می‌باشد. مانند الگوهای بصری فلاش زده یا صدای کوتاه ، تغییرات حسی به عنوان اغتشاش حذف شده است. پاسخ جمجمه نسبت به فلاشینگ خطوط عمودی به شکل موج را باعث می‌شود که با آن‌هایی که از از یک مجموعه دایره بدست می‌آید متفاوت است. وجود ، پایداری این‌ها کیفیت سنسوری در میانگین شکل موج فراخوانده شده را هماهنگ می‌کند و به طرز چشم‌گیری در دوران اولیه تحقیقات موج مغز به نمایش گذاشته شده است(White and Eason, 1966; Harter and White 1968; Clynes and Cohen , 1968; and Spehlmann , 1965) .

در دهه 1970 این میانگین پتانسیل فراخوانده شده (AEP) به عنوان یک منبع قابل ملاحظه تحریک برای رفتار روانشناسی نیز شناخته شده است. شکل موج‌های نمایش داده شده وسوسه‌انگیز عادی که به مفهومی همچون نوآوری و توجه وابسته می‌شود. انحراف مثبت خاص سیگنال تقریباً 300 میلی‌ثانیه پس از عامل محرک رخ می‌دهد. P300 هدف توجه خاص بوده و به صورت قابل اطمینان ظاهر می‌شود، هرگاه وظیفه یک محرک قوی و قابل توجه در پریودهای غیر متعارف در یک روند حادثه‌ای مشابه که موضوعات وظیفه عملکرد را ندارند. تحلیل عمیق‌تر انزوای بیشتر را اثبات نموده اما تحقیقات نشان می‌دهد که تعداد گروه‌های زیادی از نرون‌ها (عصب‌ها) به صورت جهشی به سطح Synaptic می‌روند و هرگاه یک حادثه یا پیشامد تهدید کننده ناگهانی یا مربوط و یا پتانسیلی رخ دهد. تقریباً در یک تاریخ زمانی (مبداء زمانی) نویسنده پروژه واسط کامپیوتر و مغز را در UCLA رهبری کرد که جزئی از برنامه بیوسایبرنیک است که قبلاً ذکر شد(Vidal , 1977). با بکارگیری شبیه‌ساز بصری تولید شده و پردازش سیگنال مناسب و قوی تحقیقات به طور موفقیت‌آمیز نشان می‌دهد که امکان استفاده از پتانسیل فراخوانده شده تک مبداء‌ای بدون میانگین‌گیری در تعامل انسان کامپیوتر وجود دارد مثلاً کنترل لوازم ربات که از طریق تصویر یک مسیر پرپیچ و خم ، یک مکان نما با چهار جهت مختلف به طور متوالی کنترل گردیده است. تصمیم به صورت زمان واقعی به تنهایی از سیگنال فراخوانده شده مغز کاربر انتقال یافته است.

گیرایی بهتر امضاء‌های روان‌شناختی موجود در امواج مغز باید منتظر بماند تا روش‌های قوی نقشه‌برداری (مکان‌یابی) توسعه و تکامل یابد تا به طور همزمان توزیع فضایی و زمانی امواج مغز برروی سطح مغز آدرس داده‌شود. مکان‌یابی (نقشه‌برداری) موج مغز توسط Remond در سال 1961 (Remond and Rogot , 1978) در بیمارستان Salpetriere در پاریس در سال‌های قبل با نتایج جالب توجه ابداع گردید. اما یک ارزیابی کمی امضاء‌های روان‌شناختی کلیدی، نیاز به پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ در تکنولوژی کامپیوتر و کوشش‌های جدید در پالایش روش‌های پردازش‌ها و طراحی عملی (آزمایشگاهی) دارد.

پیشرفت اساسی از یک تیم آزمایشگاه EEG به سرپرستی Gevins در سانفرانسیسکو به عمل آمد(Gevins ,1994). چندین سال طول کشید که این تیم به نتایجی دست‌یابد که امروز چندان تماشایی و دیدنی نمی‌باشد. اولین استنباط آن بود که قطعنامه و تحلیل فضایی که در ابتدای امر به چند الکترود محدود می‌شد به تعداد زیادی افزایش یابد.

ضبط با مفهوم نقشه‌های سطحی نیاز به ضبط همزمان 124 کانال سیگنال EEG دارد. وضعیت هر الکترود در ابتدا از روی غشاء مغز به کمک تصویر تشدید مغناطیسی تنظیم و کالیبره می‌شود.

سیگنال‌های ضبط شده به کمک روش‌های تجربی از هم گسیخته شده تا پخش فضایی به‌خاط استخوان و جمجمه به حداقل برسد تا تمرکز بر روی ضبط از سطح زیرین مغز کاهش یابد. فعالیت مغز بدین شیوه در پریود‌های زمانی نیم ثانیه‌ای بازسازی می‌شود.

یک آزمایش نوعی شامل سوژه‌هایی است که وظیفه دیداری- حرکتی شامل هر دو دست را مهیا می‌سازند. وظیفه تشریح و تجزیه فازهای متوالی و پشت سرهم را متمایز می‌سازد: " آماده سازی برای دریافت اطلاعات" همراه با محرک‌ها و انگیزه‌هایی که باید تشخیص داده شود. تصمیم ارائه سیستم موتور برای یک عمل انتخاب شده و بالاخره عملکرد خود موتور. فاز تنظیم مجدد بلافاصله و همراه با فیدبکی که سوژه را از سطح عملکردی خود آگاه می‌سازد، اضافه می‌شود. پردازش چند کاناله شامل محاسبات زمانی کواریانس بین زوج کانال‌ها بوده و نتایج به وسیله شبکه‌های عصبی در رابطه با هر فاز از وظیفه طبقه‌بندی می‌شود.

نتیاج به شکل گراف‌های رنگی برروی تصاویر جمجمه افزوده می‌شود. این امر با انیمیشن گرافیک برروی گراف‌های متصل به صورت فضایی و موقتی صورت می‌پذیرد که به موفقیت وقایع روانشناختی وابسته به وظیفه منجر می‌شود.

نقشه‌برداری حالت‌های مغز به صورت زمان واقعی امواج مغز را به طور محکم به قلمرو ارتباط بشر و کامپیوتر وارد می‌کند. اما معذلک آرایش عملی هنوز در افق قرار دارند. با شتاب عمومی و کلی فناوری به نظر نمی‌رسد که چندان در افق باقی بماند.

سخن آخر : کاربرد اقتصاد و سیاست

واضح است که جهان در حال گذر از یک انقلاب بی‌نظیر تکنولوژی و فناوری در انتهای هزاره دوم بوده است. اما زمینه سیاسی که در آن این انقلاب رخ داده‌است به صورت اختلال‌آمیزی ناپایدار است. این امر توسط Eric Hobsbawn در کتاب طول عمر بی‌نهایت ذکر شده‌است.

" هرکسی که به قرن قبل نگاه می‌کند که درآن چیزی بیشتر از وضعیت‌های فعلی وجود ندارد شاید به این نتیجه می‌رسد که بدون آن‌که از یک انقلاب یا ضد انقلاب مسلح، کودتای نظامی یا جنگ داخلی گذر نماید نجات نمی‌یابد. شاید پیروزی جهانی یا تغییر قوانین اساسی صلح‌جویانه که توسط معتقدین و عاشقین به لیبرال دموکراسی پیش‌بینی شده‌است، شرط‌بندی نماید"(Hobsbawm, 1994) .

پیش‌بینی مشابهی به معتقدین عاشق و بی‌نهایت خوشحال در رستگاری عمیق توانایی اطلاعات قابل دسترسی جهانی ابراز گردید. هنوز به نظر نمی‌رسد که ناآرامی‌های عمومی و درگیری‌های همه‌جاگیر بزودی فروکش کند. در دنیای در حال توسعه نامعقولی در حال افزایش است. بسیاری از نقاط دنیا فروپاشی اجتماعی را در مقیاس بی‌نظیر تجربه می‌کنند. حتی به طور نحس بر‌انگیزی در بسیاری از مکان‌ها رد مدرنیته و عقب‌گرد به قرون وسطی ودر برخی اوقات به شکل جالبی در حال ظهور است. در واقع این عوامل شرایط عجیبی را در رابطه با انقلاب ریشه‌ای و غیرقابل توقف در فناوری اطلاعات و ارتباطات که در جهان توسعه یافته رخ داده‌است به وجود می‌آورد. توانایی دولت‌ها برای کنترل برقراری اطلاعات و جابه‌جایی پول به سرعتدر حال کاهش می‌باشد. شرکت‌های تجاری و شرکت‌های چند ملیتی غالب شده و مرزها را بای پس کرده و مرزهای حفاظتی که قیود مختلفی را در زمان‌های قبلی به وجود آورده‌است را رد می‌کنند. تجارت الکترونیکی هنوز نوپا بوده و مطمئناً به صورت نهایی توسعه می‌یابد. تجارت لحظه‌ای با سرعت نور یک پدیده نو بوده که آینده‌ای را به وسیله افراد و چیزهایی به عنوان پروژه و خردکننده مسائل مالی ترسیم می‌کند که در گذشته کوتاه جلوه داده می‌شد.

هرچه در آینده نزدیک پیش بیاید به طور یقین تولد یک باشگاه قدرتمند فوق ملیتی بوده که به طور وسیع و عمیقی با اینترنت ناشی از پیشرفت تکنولوژی در ارتباط می‌باشد. این گروه به طور برجسته از کشورهای توسعه یافته تشکیل می‌شود و به عبارت دیگر عضویت این گروه شامل کشورهای توسعه یافته است. تعداد آن‌ها چندین میلیون در دنیایی است که جمعیت آن بر حسب بیلیون شمارش می‌شود. ممکن است شکاف‌های اجتماعی غیرقابل جلوگیری باشد. دراین زمینه آن‌چیزی که انتظار می‌رود آن است که رساندن رو به افزایش مطالب در مورد وابستگی بشر و تکنولوژی بوده و به‌خصوص ارتقاء اندام‌های مصنوعی برای ارتباط کامپیوتر-انسان ذکر شده در این دیدگاه می‌باشد.

به‌نظر می‌رسد که حداقل در آینده نزدیک ارتقاء مرموز نقش کمی را ایفا کند. به نظر می‌رسد حوزه‌هایی که بر تجارت اثر می‌کذارند مانند تشخیص زیست‌سنجی شخصی توجه زیادی را به خود جلب می‌کنند. سیستم‌های زیست‌سنجی در محل‌های مختلفی مورد مطالعه قرارگرفته و برای تصدیق هویت در بانک‌ها، امنیت اجتماعی، مسائل اعتباری، کنترل مهاجرت و حتی اعتبار‌سنجی انتخابات الگوریتم‌های تشخیص الگوی جدید و مدرن و اسکن کردن سریع پایگاه داده می‌تواند تکنینک اثرانگشت عقب‌افتاده سنتی را به صورت جسارت‌آمیزی و لحظه‌ای انجام دهد. هندسه دست، تشخیص چهره و اسکن‌های شبکیه روش‌های دیگری است که با آن‌که هنوز آزمایشی هستند اما آماده هستند که در مقیاس وسیع به‌کار گرفته شوند.بالاخره از نقطه نظر نکات قبلی براساس شکنندگی فرضیات بشر دوستانه، نباید از مفهوم به‌کارگیری Chip به عنوان نکته غیرقابل تصور دست کشید. علاوه بر این در حال حاضرروش مورد علاقه و با قابلیت اطمینان جهت تشخیص امنیت حیوانات خانگی می‌باشد. علی‌رغم خطرات و مسائل بزرگ جلوه داده شده این تکامل‌ها و سایر مطالب پیش‌بینی نشده در راه بوده و غیرقابل توقف است. این‌ها زمان‌های جالب توجه‌ هستند. مداخله بشر روشن‌گر حداقل به صورت محلی گاهی اوقات می‌تواند اثرات ناخوشایند را که همواره همراه هرگونه تغییر است تعدیل نماید. این بهترین جامعه‌ای است که می‌توان به آن امید داشت.