ليس خيالًا علميًا: مفكك تشفير نشاط الدماغ يحول الأفكار إلى نص
طور باحثون في جامعة تكساس في أوستن وحدة فك ترميز دلالية تقوم بتحويل نشاط الدماغ إلى تدفق نصي مستمر، وفقًا لدراسة نُشرت في مجلة Nature Neuroscience . يعتمد نظام الذكاء الاصطناعي غير الغازي هذا على نموذج محول ويمكن أن يساعد الأفراد غير القادرين على التواصل جسديًا بسبب ظروف مثل السكتات الدماغية. يخضع المشاركون للتدريب على وحدة فك التشفير من خلال الاستماع إلى ساعات من البودكاست أثناء وجودهم في ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي. تقوم وحدة فك التشفير بعد ذلك بإنشاء نص من نشاط الدماغ بينما يستمع المشارك إلى قصة أو يتخيلها.
طور باحثون في جامعة تكساس في أوستن وحدة فك ترميز دلالية تحول نشاط الدماغ إلى نص. يمكن أن يوفر نظام الذكاء الاصطناعي هذا، وهو غير جراحي ولا يتطلب عمليات زرع جراحية، وسيلة اتصال جديدة للأفراد غير القادرين على التحدث جسديًا. يتم تدريب وحدة فك التشفير من خلال جعل المشاركين يستمعون إلى ساعات من البودكاست أثناء وجوده في ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، ويمكنه بعد ذلك إنشاء نص بناءً على نشاط الدماغ وحده.
يمكن لنظام ذكاء اصطناعي جديد يسمى وحدة فك الشفرات الدلالية أن يترجم نشاط دماغ الشخص – أثناء الاستماع إلى قصة أو تخيل سرد قصة بصمت – إلى تدفق مستمر من النص. قد يساعد النظام الذي طوره باحثون في جامعة تكساس في أوستن الأشخاص الذين لديهم وعي عقلي ولكن غير قادرين على التحدث جسديًا، مثل أولئك الذين يعانون من السكتات الدماغية، على التواصل بشكل واضح مرة أخرى.
الدراسة، التي نُشرت اليوم (1 مايو) في مجلة Nature Neuroscience ، قادها جيري تانغ ، طالب الدكتوراه في علوم الكمبيوتر، وأليكس ههوث، الأستاذ المساعد في علم الأعصاب وعلوم الكمبيوتر في جامعة أوستن. يعتمد العمل جزئيًا على نموذج محول، شابه لتلك التي تشغل ChatGPT من Open AI و Google Bard.
على عكس أنظمة فك تشفير اللغة الأخرى قيد التطوير، لا يتطلب هذا النظام من الأشخاص إجراء عمليات زرع جراحية، مما يجعل العملية غير جراحية. لا يحتاج المشاركون أيضًا إلى استخدام كلمات من قائمة محددة فقط. يتم قياس نشاط الدماغ باستخدام ماسح الرنين المغناطيسي الوظيفي بعد تدريب مكثف لوحدة فك التشفير، حيث يستمع الفرد إلى ساعات من البث الصوتي في الماسح الضوئي. لاحقًا، بشرط أن يكون المشارك منفتحًا على فك تشفير أفكاره، فإن استماعه لقصة جديدة أو تخيل رواية قصة يسمح للآلة بتوليد نص مطابق من نشاط الدماغ وحده.
الباحثون أليكس هوث (يسار) وجيري تانغ (يمين) وشايلي جين (في الوسط) يستعدون لجمع بيانات نشاط الدماغ في مركز التصوير الطبي الحيوي بجامعة تكساس في أوستن. قام الباحثون بتدريب وحدة فك التشفير الدلالية الخاصة بهم على عشرات الساعات من بيانات نشاط الدماغ من أعضاء المختبر، والتي تم جمعها في ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي. الائتمان: نولان زنك / جامعة تكساس في أوستن
قال هوث: “بالنسبة لطريقة غير باضعة، فهذه قفزة حقيقية إلى الأمام مقارنة بما تم القيام به من قبل، والذي عادة ما يكون عبارة عن كلمات مفردة أو جمل قصيرة”. “نحصل على النموذج لفك تشفير اللغة المستمرة لفترات طويلة من الوقت بأفكار معقدة.”
والنتيجة ليست نسخة حرفية. بدلاً من ذلك، صممه الباحثون لالتقاط جوهر ما يُقال أو يُفكر، وإن كان بشكل غير كامل. حوالي نصف الوقت، عندما يتم تدريب وحدة فك التشفير على مراقبة نشاط دماغ المشارك، تنتج الآلة نصًا يتطابق بشكل وثيق (وأحيانًا بدقة) مع المعاني المقصودة للكلمات الأصلية.
على سبيل المثال، في التجارب، أحد المشاركين الذي يستمع إلى متحدث يقول، “ليس لدي رخصة قيادتي بعد” تمت ترجمة أفكاره على أنها “لم تبدأ حتى في تعلم القيادة بعد.” عند الاستماع إلى الكلمات، “لم أكن أعرف هل أصرخ أم أبكي أم أهرب. بدلاً من ذلك، قلت، “دعني وشأني!” تم فك شفرته على أنه “بدأت في الصراخ والبكاء، ثم قالت للتو،” لقد قلت لك أن تتركني وشأني “.
تُظهر هذه الصورة تنبؤات وحدة فك التشفير من تسجيلات الدماغ التي تم جمعها أثناء استماع المستخدم إلى أربع قصص. تم اختيار مقاطع المثال يدويًا وتم شرحها يدويًا لإظهار السلوكيات النموذجية لوحدة فك التشفير. تستنسخ وحدة فك التشفير بالضبط بعض الكلمات والعبارات ويلتقط جوهر العديد من الكلمات الأخرى. الائتمان: جامعة تكساس في أوستن
بدءًا من نسخة سابقة من الورقة البحثية ظهرت كمطبوعة ما قبل الطباعة على الإنترنت، تناول الباحثون أسئلة حول إساءة الاستخدام المحتملة للتكنولوجيا. تصف الورقة كيفية عمل فك التشفير فقط مع المشاركين المتعاونين الذين شاركوا عن طيب خاطر في تدريب وحدة فك التشفير. كانت النتائج للأفراد الذين لم يتم تدريب وحدة فك الترميز عليهم غير مفهومة، وإذا كان المشاركون الذين تم تدريب وحدة فك الترميز عليهم لاحقًا قد أبدوا مقاومة – على سبيل المثال، من خلال التفكير في أفكار أخرى – فإن النتائج كانت غير قابلة للاستخدام بالمثل.
وقال تانغ: “نحن نأخذ على محمل الجد المخاوف من إمكانية استخدامه لأغراض سيئة، وعملنا على تجنب ذلك”. “نريد التأكد من أن الأشخاص لا يستخدمون هذه الأنواع من التقنيات إلا عندما يريدون ذلك، وأن ذلك يساعدهم.”
بالإضافة إلى جعل المشاركين يستمعون أو يفكرون في القصص، طلب الباحثون من المشاركين مشاهدة أربعة مقاطع فيديو قصيرة وصامتة أثناء وجودهم في الماسح الضوئي. كان جهاز فك التشفير الدلالي قادرًا على استخدام نشاط دماغه لوصف أحداث معينة بدقة من مقاطع الفيديو.
النظام حاليًا غير عملي للاستخدام خارج المختبر بسبب اعتماده على الوقت الذي يحتاجه جهاز الرنين المغناطيسي الوظيفي. لكن يعتقد الباحثون أن هذا العمل يمكن أن ينتقل إلى أنظمة تصوير دماغية أخرى أكثر قابلية للحمل، مثل التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء (fNIRS).
قال هوث: “يقيس fNIRS حيث يوجد تدفق دم أكثر أو أقل في الدماغ في نقاط زمنية مختلفة، والذي اتضح أنه نفس النوع من الإشارات التي يقيسها التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي”. “لذا، يجب أن يُترجم هذا النوع الدقيق من نهجنا إلى fNIRS”، على الرغم من أنه لاحظ أن الدقة مع fNIRS ستكون أقل.
تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة Whitehall Foundation ومؤسسة Alfred P. Sloan وصندوق Burroughs Wellcome Fund.
المؤلفان المشاركان الآخران للدراسة هما أماندا ليبل، مساعدة أبحاث سابقة في مختبر هوث، وشايلي جين، طالبة دراسات عليا في علوم الكمبيوتر في جامعة أوستن.
قدّم ألكسندر هوث وجيري تانغ طلب براءة اختراع بموجب معاهدة التعاون بشأن البراءات يتعلق بهذا العمل.
أسئلة مكررة
هل يمكن استخدام هذه التكنولوجيا على شخص ما دون علمه، على سبيل المثال من قبل نظام استبدادي يستجوب السجناء السياسيين أو يتجسس صاحب العمل على الموظفين؟
لا. يجب تدريب النظام على نطاق واسع على موضوع راغب في منشأة بها معدات كبيرة باهظة الثمن. قال هوث: “يحتاج الشخص إلى قضاء ما يصل إلى 15 ساعة مستلقيًا في ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي، وأن يظل ساكنًا تمامًا، ويولي اهتمامًا جيدًا للقصص التي يستمع إليها قبل أن ينجح ذلك حقًا معهم”.
هل يمكن تخطي التدريب تمامًا؟
لا. قام الباحثون باختبار النظام على الأشخاص الذين لم يتم التدريب عليهم ووجدوا أن النتائج كانت غير مفهومة.
هل هناك طرق يمكن لأي شخص أن يدافع بها ضد فك تشفير أفكاره؟
نعم. اختبر الباحثون ما إذا كان الشخص الذي شارك سابقًا في التدريب يمكنه مقاومة المحاولات اللاحقة لفك تشفير الدماغ. تتيح التكتيكات مثل التفكير في الحيوانات أو تخيل سرد قصتهم بهدوء للمشاركين بسهولة وبشكل كامل إحباط النظام من استعادة الكلام الذي تعرض له الشخص.
ماذا لو تطورت التكنولوجيا والأبحاث ذات الصلة لتتغلب يومًا ما على هذه العقبات أو الدفاعات؟
قال تانغ: “أعتقد الآن، بينما التكنولوجيا في مثل هذه الحالة المبكرة، من المهم أن تكون استباقيًا من خلال سن سياسات تحمي الناس وخصوصيتهم”. كما يعد تنظيم الغرض من استخدام هذه الأجهزة أمرًا في غاية الأهمية “.
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
