تاریخ انتشار : ۱۴۰۱/۰۷/۱۱ ساعت ۱۰:۲۵
کد مطلب : ۳۶۱۵۴۹
رویای انتقال اطلاعات مغز به رایانهها
گروه علمی:یکی از نماهای شگفتانگیزی که برخی از فیلم‌های علمی-تخیلی درباره آینده به تصویر میکشند، اتصال مغز انسان به رایانههای قدرتمند است. این ایده اولیهای است برای این‌که روزی انسان بتواند ساختار دقیق مغزش را از نورون‌ها گرفته تا تمام اتصالات و اطلاعات سلولی به رایانه منتقل کند.
اتصال و ارتباطی حیرت‌انگیز که شاید آینده زندگی انسان را متحول کند و تعریف تازهای از مرگ و زندگی ارائه دهد. برای این‌که رایانهای شبیه حالت عملکرد مغز باشد، باید به تمام اطلاعات ذخیره‌شده در مدت‌زمان بسیار کوتاهی دسترسی داشته باشد، بتواند شبیه کاری که مغز در زمان پردازش اطلاعات انجام می‌دهد را اجرا کند. پژوهشگران چند سالی است که در این حوزه کار می‌کنند و میخواهند بدانند جزئیات و مراحل انتقال اطلاعات مغز به رایانه چقدر زمان میبرد و چگونه است؟ اما در میانه این راه، سوالات تازهای برای‌شان به‌وجود آمده است؛ مغز چطور کار می‌کند و چطور این حجم از اطلاعات را در خود نگه میدارد و سؤال مهمتر این‌که اصلا چه میزان اطلاعات در مغز قابل نگهداری است؟ به نظر شما آیا روزی می‌رسد که بتوانیم مغزهای‌مان را روی رایانهها بارگذاری کنیم؟ جامجم به نتایج یکی از جدیدترین پژوهشها دراینباره پرداخته است.
وقتی از انتقال اطلاعات مغز به رایانهها صحبت می‌کنیم، چون درک درستی از نوع ذخیره‌سازی اطلاعات در مغز نداریم، شاید فکر کنیم همانطور که ورودی و خروجی رایانهها با سیگنالهای الکتریکی کار می‌کنند، پس مغز هم ساختاری مشابه دارد؛ در حالی که مغز ما بسیار پیچیدهتر کار می‌کند. برای درک بهتر این که مغز از چه اجزایی برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌کند، بهتر است با نورون‌ها یا همان سلولهای عصبی آشنا شویم. مغز انسان ۱۰۰ میلیارد نورون دارد، یعنی چیزی در حدود تعداد ستارههای کهکشان راه شیری. تعدادی که برای اتصالات بین نورون‌ها تخمین زده می‌شود، عدد ۱۰ به توان ۱۵ (یعنی ۱۰ و جلوی آن ۱۵تا صفر) است. اگر بخواهیم برای چنین عددی، معادلی بیاوریم، می‌توان بهطور تقریبی گفت مشابه تعداد دانه‌های ماسه که درون یک لایه دو متری از خاک ساحل در طول یک کیلومتر قرار گرفته است. حالا تصور کنید بخواهیم شکل، جزئیات و پیکربندی و اطلاعات این نورون‌ها را در رایانهای ذخیره کنیم.
چگونه اطلاعات از مغز به رایانه منتقل می‌شوند؟
در این آزمایش، ساختار سه‌بعدی تمام نورون‌ها به رایانه وارد و در آن ذخیره شده است. پژوهشگران در بافت مکعبی یک میلیمتری که به اندازه یک دانه شن است، حدود ۱۰۰ هزار نورون و بیش از یک میلیارد اتصال بین آن‌ها را شمارش کردند. اطلاعات ذخیره‌شده در نهایت چیزی حدود دو میلیون گیگابایت فضا را در رایانه اشغال کرد. عملیات ذخیره‌سازی اطلاعات میتواند خودش به عنوان بخشی از فیلم علمی-تخیلی به حساب بیاید. در طی این پژوهش، از میکروسکوپی برای مشاهده نورون‌ها استفاده میشد که قرار بود حجم اطلاعات فراوانی را وارد رایانه کند، اما چگونه این مراحل انجام شد؟ نمونه مکعبی از بافت مغز موش، به ۲۵ هزار برش کوچک تقسیم و سپس با میکروسکوپ خودکار، از آن‌ها ۱۰۰ میلیون عکس ثبت شد. شاید این‌طور به نظر برسد که وقتی می‌شود برای یک نمونه کوچک از بافت مغز این کار را انجام داد، احتمالا همین روش برای ذخیره‌سازی اطلاعات در نمونه بزرگ‌تری از بافت مغز، قابل اجرا باشد، اما مسأله اینجاست که پس از این مرحله، تازه اصل ماجرا شروع می‌شود، چرا؟ چون استخراج اطلاعات از مغز و ذخیره کردن در فضای رایانه تنها چالش ما نیست. درواقع برای این‌که رایانهای بتواند شبیه مغز انسان عمل کند، باید بتواند دسترسی بسیار سریعی به اطلاعات ذخیره‌شده داشته باشد. اگر این امکان نباشد، باید دست‌کم بتوانیم ترتیب اهمیت اطلاعاتی که ذخیره می‌کنیم و نحوه سازماندهی آن‌ها را بدانیم.
این انتقال چه دردسر‌هایی دارد؟
اطلاعات منتقل شد، حالا چطور کار می‌کند؟
رویایی که شاید غیرممکن باشد
اتصال و ارتباطی حیرت‌انگیز که شاید آینده زندگی انسان را متحول کند و تعریف تازهای از مرگ و زندگی ارائه دهد. برای این‌که رایانهای شبیه حالت عملکرد مغز باشد، باید به تمام اطلاعات ذخیره‌شده در مدت‌زمان بسیار کوتاهی دسترسی داشته باشد، بتواند شبیه کاری که مغز در زمان پردازش اطلاعات انجام می‌دهد را اجرا کند. پژوهشگران چند سالی است که در این حوزه کار می‌کنند و میخواهند بدانند جزئیات و مراحل انتقال اطلاعات مغز به رایانه چقدر زمان میبرد و چگونه است؟ اما در میانه این راه، سوالات تازهای برای‌شان به‌وجود آمده است؛ مغز چطور کار می‌کند و چطور این حجم از اطلاعات را در خود نگه میدارد و سؤال مهمتر این‌که اصلا چه میزان اطلاعات در مغز قابل نگهداری است؟ به نظر شما آیا روزی می‌رسد که بتوانیم مغزهای‌مان را روی رایانهها بارگذاری کنیم؟ جامجم به نتایج یکی از جدیدترین پژوهشها دراینباره پرداخته است.
وقتی از انتقال اطلاعات مغز به رایانهها صحبت می‌کنیم، چون درک درستی از نوع ذخیره‌سازی اطلاعات در مغز نداریم، شاید فکر کنیم همانطور که ورودی و خروجی رایانهها با سیگنالهای الکتریکی کار می‌کنند، پس مغز هم ساختاری مشابه دارد؛ در حالی که مغز ما بسیار پیچیدهتر کار می‌کند. برای درک بهتر این که مغز از چه اجزایی برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌کند، بهتر است با نورون‌ها یا همان سلولهای عصبی آشنا شویم. مغز انسان ۱۰۰ میلیارد نورون دارد، یعنی چیزی در حدود تعداد ستارههای کهکشان راه شیری. تعدادی که برای اتصالات بین نورون‌ها تخمین زده می‌شود، عدد ۱۰ به توان ۱۵ (یعنی ۱۰ و جلوی آن ۱۵تا صفر) است. اگر بخواهیم برای چنین عددی، معادلی بیاوریم، می‌توان بهطور تقریبی گفت مشابه تعداد دانه‌های ماسه که درون یک لایه دو متری از خاک ساحل در طول یک کیلومتر قرار گرفته است. حالا تصور کنید بخواهیم شکل، جزئیات و پیکربندی و اطلاعات این نورون‌ها را در رایانهای ذخیره کنیم.
چگونه اطلاعات از مغز به رایانه منتقل می‌شوند؟
محققان در موسسه علوم مغز «آلن» در سیاتل ایالات متحده در آزمایشی توانستهاند این کار را برای بخشی از بافت مغز موش که به شکل یک مکعب یک میلیمتری از مغز موش جدا شده، انجام بدهند. کاری که قطعا یکی از نقاط عطف آزمایش بر روی مغز و درک چگونگی ذخیره‌سازی اطلاعات آن در رایانه خواهد بود.
در این آزمایش، ساختار سه‌بعدی تمام نورون‌ها به رایانه وارد و در آن ذخیره شده است. پژوهشگران در بافت مکعبی یک میلیمتری که به اندازه یک دانه شن است، حدود ۱۰۰ هزار نورون و بیش از یک میلیارد اتصال بین آن‌ها را شمارش کردند. اطلاعات ذخیره‌شده در نهایت چیزی حدود دو میلیون گیگابایت فضا را در رایانه اشغال کرد. عملیات ذخیره‌سازی اطلاعات میتواند خودش به عنوان بخشی از فیلم علمی-تخیلی به حساب بیاید. در طی این پژوهش، از میکروسکوپی برای مشاهده نورون‌ها استفاده میشد که قرار بود حجم اطلاعات فراوانی را وارد رایانه کند، اما چگونه این مراحل انجام شد؟ نمونه مکعبی از بافت مغز موش، به ۲۵ هزار برش کوچک تقسیم و سپس با میکروسکوپ خودکار، از آن‌ها ۱۰۰ میلیون عکس ثبت شد. شاید این‌طور به نظر برسد که وقتی می‌شود برای یک نمونه کوچک از بافت مغز این کار را انجام داد، احتمالا همین روش برای ذخیره‌سازی اطلاعات در نمونه بزرگ‌تری از بافت مغز، قابل اجرا باشد، اما مسأله اینجاست که پس از این مرحله، تازه اصل ماجرا شروع می‌شود، چرا؟ چون استخراج اطلاعات از مغز و ذخیره کردن در فضای رایانه تنها چالش ما نیست. درواقع برای این‌که رایانهای بتواند شبیه مغز انسان عمل کند، باید بتواند دسترسی بسیار سریعی به اطلاعات ذخیره‌شده داشته باشد. اگر این امکان نباشد، باید دست‌کم بتوانیم ترتیب اهمیت اطلاعاتی که ذخیره می‌کنیم و نحوه سازماندهی آن‌ها را بدانیم.
این انتقال چه دردسر‌هایی دارد؟
برای این ذخیره‌سازی بهتر است از رم (RAM) رایانه استفاده شود. ذخیره این اطلاعات در چنین حافظهای به ۱۲.۵برابر ظرفیت بزرگ‌ترین رایانه تکحافظهای نیاز دارد. پیش از این‌که ذخیره‌سازی انجام شود، باید دقیقا بدانیم که فضای حافظه رایانه اطلاعات چه زمانی پر می‌شود تا قبل از پر شدن آن، اطلاعات هم تمام‌شده باشد. در غیر این‌صورت رشته به‌هم‌پیوسته اطلاعات دچار خدشه می‌شود و دیگر برای رایانه قابل بازیابی نخواهد بود. به همه دردسر‌ها این را هم اضافه کنید که برای اجرای این روش در مورد انسان، نیاز است بخشی از بافت مغز برش داده شود، حتی اگر چنین امکانی وجود داشته باشد، کاملا بعید است که بتوانیم دوباره همه این تکهها را بدون هیچ مشکلی به هم متصل کنیم. از آنجا که حجم مغز انسان یک میلیون و ۲۶ مترمکعب است در واقع چنین آزمایشی که بتواند به طور کامل همه اطلاعات مغزی را به رایانه منتقل کند، غیرممکن می‌شود.
اطلاعات منتقل شد، حالا چطور کار می‌کند؟
شاید بزرگ‌ترین مشکل ما این باشد که حتی اگر بتوانیم غیرممکن‌ها را ممکن کنیم و از موانع بسیاری که در مورد آن بحث شد، بگذریم، هنوز اطلاعات کمی در مورد سازوکار‌های اساسی مغزی داریم. تصور کنید که ما موفق به بازسازی ساختار کامل ۱۰۰ میلیارد نورون و اتصالات بین آن‌ها در مغز شدیم و توانستیم این مقدار نجومی داده را در سه نسخه در رایانه ذخیره و منتقل کنیم؛ حتی اگر بتوانیم به صورت درخواستی و فورا به این اطلاعات دسترسی پیدا کنیم، بازهم با یک ناشناخته بزرگ روبه‌رو خواهیم شد؛ همه این اطلاعات چگونه کار می‌کند؟ درحقیقت پژوهشگران به دنبال این هستند که با اجرای تمام این آزمایشها بفهمند که مغز چطور و با چه مراحلی کار می‌کند و اطلاعات را از حافظه بازیابی کرده و به ما ارائه می‌دهد؟ جالب است بدانید ما در سن ۲۰ سالگی تقریبا ۱۰۰ میلیارد نورون در مغز داریم و با چنین نرخ فرسایشی، ما ۲ تا ۳ درصد از نورونهای خود را تا سن ۸۰سالگی از دست دادهایم. البته به شرطی که به بیماریهای مغزی و اختلال حافظه مبتلا نشویم. با این حساب بهترین سن برای توقف، اسکن و ذخیره چه سنی خواهد بود؟
رویایی که شاید غیرممکن باشد
اکنون با انتخابی بسیار دلهرهآورتر از تعیین این‌که بهترین زمان در زندگیتان برای چشم‌پوشی از حیات چه زمانی است، روبه‌رو هستید. باید بین ساختار و عملکرد ساختار سه‌بعدی مغزتان در مقابل نحوه عملکرد آن در سطح سلولی یکی را انتخاب کنید. به این دلیل که هیچ روش شناخته‌شده‌ای برای جمع‌آوری هر دو نوع اطلاعات به طور همزمان وجود ندارد. چون ذخیره همه این اطلاعات برای رایانه و با روشهایی که فعلا میشناسیم، غیرممکن است. درواقع امکان بارگذاری اطلاعات مغز روی رایانه فعلا رویایی دور است که امکان تحققش پیشرفت‌های خاص در علم را طلب می‌کند.
پربينندهترين مطالب و خبرها
