هدایت ذهنی رُبات‌ها با فناوری جدید

یک حسگر خشک جدید طراحی‌شده است که می‌تواند فعالیت‌های مغز را اندازه‌گیری کند، این فناوری ممکن است روزی هدایت ذهنی سیستم‌های رباتیک را برای انسان ممکن کند.

به نظر می‌رسد این بخشی از داستان‌های علمی تخیلی باشد، یک هدبند دیجیتالی می‌بندید و یک ربات را با استفاده از ذهن خود، کنترل می‌کنید؛ ولی حالا پژوهش‌هایی که اخیراً در ACS Applied Nano Materials منتشرشده، گامی مهم در جهت پیدایش این امر برداشته است.

این تیم با طراحی یک ساختار خاص با الگوی سه‌بعدی، حسگرهای خشکی ایجاد کرده‌اند که می‌تواند فعالیت‌های الکتریکی مغز را حتی از روی موها، برجستگی‌ها و منحنی‌های سَر نیز اندازه‌گیری کند. پزشکان سیگنال‌های الکتریکی مغز را با الکتروانسفالوگرافی (EEG) کنترل می‌کنند، که در آن الکترودهای تخصصی یا در سطح سر کاشته می‌شوند، یا روی آن قرار می‌گیرند. EEG به تشخیص اختلالات عصبی کمک می‌کند، اما همچنین می‌تواند در «واسط‌های مغز و ماشین دیجیتال» نیز گنجانده شود و از امواج مغزی برای کنترل یک دستگاه خارجی، مانند اندام‌های مصنوعی، ربات‌ها یا حتی بازی‌های رایانه‌ای از آن استفاده کنند.

اکثر نسخه‌های غیرتهاجمی شامل استفاده از حسگرهای «مرطوب» هستند که با یک ژل رسانا روی سر چسبانده می‌شوند و می‌تواند سیستم عصبی پوست سر را تحریک کند؛ این حسگرهای مرطوب گاهی اوقات واکنش‌های آلرژیک ایجاد می‌کنند. برای یک جایگزین بهتر، پژوهش‌گران در حال توسعه حسگرهای «خشک» هستند، که به ژل نیاز ندارند، اما تاکنون هیچ‌کدام به‌اندازه انواع مرطوب، با استانداردهای طلایی کار نکرده‌اند. در همین ‌حال اگرچه نانوموادی مانند گرافن می‌تواند گزینه مناسبی باشد، اما ماهیت مسطح و معمولاً پوسته‌پوسته آن‌ها، آن‌ها را با منحنی‌های ناهموار سرِ انسان، به‌ویژه در طولانی‌مدت ناسازگار می‌کند.

حال به‌ همین‌ خاطر است که فرانچسکا یاکوپی و همکارانش می‌خواهند یک حسگر سه‌بعدی مبتنی بر گرافن، بر اساس «گرافن‌های پلی‌کریستالی» بسازند که می‌تواند، به‌طور دقیق فعالیت مغز را بدون هیچ‌گونه چسبندگی نظارت کند.

این تیم چندین ساختار سه‌بعدی پوشش داده‌شده از گرافن، با اشکال و الگوهای مختلفی ایجاد کرده‌اند که هرکدام حدود ۱۰ میکرومتر ضخامت دارند. از میان اشکال آزمایش‌شده، یک الگوی شش ضلعی بر روی سطح منحنی و مودارِ ناحیه «اکسیپیتال» (نقطه‌ای در قاعده سر که قشر بینایی مغز در آن قرار دارد) بهترین عملکرد را داشته است.

این تیم هشت مورد از این حسگرها را در یک هدبند کشسانی قرار داده‌اند، که آن‌ها را در پشت سر نگه می‌دارد. این حسگرها، هنگامی‌که با یک هدست «واقعیت افزوده» که نشانه‌های بصری را نمایش می‌دهد، ترکیب می‌شوند؛ الکترودها می‌توانند، تشخیص دهند که کدام نشانه مشاهده می‌شود یا نه، سپس با رایانه کار می‌کنند تا سیگنال‌ها را به دستوراتی تفسیر کنند که حرکت یک ربات چهار پا را کنترل می‌کند و این ربات کاملاً بدون دستور و تنها با ذهن انسان هدایت می‌شود.

اگرچه الکترودهای جدید هنوز به خوبی حسگرهای مرطوب کار نمی‌کنند، ولی پژوهشگران می‌گویند که این کار نشان‌دهنده نخستین گام به سمت توسعه حسگرهای «خشکِ قوی و آسان» برای کمک به گسترش کاربردهای رابط‌های مغز و ماشین دیجیتال است.