آینده ‌‌بشر ‌در‌ محاصره فناوری‌ها

نزدیک به 3 سال است که از آغاز پروژه خیره‌کننده آژانس تحقیقات پیشرفته دفاعی آمریکا موسوم به DARPA درخصوص طراحی و خلق پروتزهای فوق مدرن برای نسل جدیدی از معلولان بویژه معلولان و قطع عضوی‌های برجای مانده از حملات نظامی به عراق و افغانستان می‌گذرد. تحقیقات پیشرفته DEKA که به سرپرستی دن کامن آغاز شده بخشی از این پروژه است. در کنار این زیر مجموعه، گروه تحقیقاتی دیگری از آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز موسوم به APL نیز مشغول به فعالیت است که تیمی متشکل از حدود
30 سازمان مقاطعه کار را مدیریت می‌کند. این دو گروه به عنوان مهم‌ترین گروه‌های مشغول در این پروژه بزرگ طی 2 سال گذشته رقابت شانه به شانه‌ای برای طراحی مدرن‌ترین پروتزها داشته‌اند.

رقابت و در حقیقت همکاری چنین گروه‌هایی در این پروژه، نتیجه‌ای جز خلق مدل پیش ساخته بازوی مصنوعی روباتیکی نداشته که در مقایسه با نمونه‌های فعلی موجود در بازار غیرقابل مقایسه است. برای بازوهای مصنوعی فعلی، تنها 3 نوع حرکت تعریف شده حال آن که این بازوی جدید از حیث اندازه، وزن و چالاکی با بازوی واقعی برابری می‌کند و این یعنی این‌که قابلیت حرکت در هر 25 درجه تعریف شده برای یک بازوی طبیعی را دارد و از آن گذشته می‌تواند این حرکات را با خم و راست شدن همزمان آرنج ترکیب کند، امکانی که در بازوهای مصنوعی فعلی وجود ندارد.

گفته می‌شود این بازو در سال 2009 و به صورت بسیار محدود و آزمایشی مورد بررسی قرار خواهد گرفت و در صورت موفقیت طرح، می‌توان به استفاده گسترده از آن در دهه آینده امیدوار بود. این بازو از قابلیت مهم و حیاتی همچون برقراری تعامل مستقیم با پایانه‌های عصبی در عضو قطع‌شده برخوردار است. این همان فناوری اولیه‌ای است که در دانشگاه نورت وسترن و انستیتو بازپروری شیکاگو ارائه شده و طی آن سیگنال‌های عصبی با تحریک ماهیچه‌های از کار افتاده به کنترل دست و انگشتان مصنوعی می‌پردازند.

در این فناوری، حسگرهایی موسوم به حسگرهای میوالکتریک قابل تزریق در بافت طبیعی عضو معلول قرار می‌گیرد و فعل و انفعالات الکتریکی را در تبادلات حسی میان بازوی مصنوعی و عضو معلول زیر نظر دارد. به نظر می‌رسد این بازوی جدید آغازی بر تولید نسل جدیدی از اندام‌های مصنوعی برای معلولان باشد.

بینی الکترونیکی‌

چندان دور از انتظار نخواهد بود که یخچال‌ها و حتی بطری‌های حاوی نوشیدنی‌های مختلف در آشپزخانه، شما را از بوی بد خود آگاه سازند. شاید باور کردن چنین امکانی کمی سخت باشد، اما بینی‌های الکترونیکی در راه هستند. چند سالی است که این ایده که بنیان آن به چندین دهه پیش بازمی‌گردد، حیات یافته اما شاید در دهه آینده نتیجه عملی آن ظهور یابد.

بینی‌های الکترونیکی تجاری که هم اکنون در بازار موجود هستند، برای شناسایی گازهای خطرناکی به کار گرفته می‌شوند که بینی انسان قادر به ردیابی آنها نیست. از این بینی‌ها در بیمارستان‌ها، تاسیسات نظامی و اهداف مورد نظر ناسا استفاد می‌شود. پس چه پیشرفتی در این فناوری کاربردی موجب شده تا از آن به عنوان یکی از معدود فناوری‌های انقلابی در آینده یاد شود؟

طرح‌هایی که دانشمندان هم اکنون در حال کار روی آنها هستند، شامل استفاده از پلیمرهای ارگانیکی چاپی در این بینی‌هاست که با بهره‌گیری از چاپگرهای جوهر افشان ساخته می‌شوند. از آن گذشته از این پلیمرها برای خلق بینی‌های الکترونیکی استفاده می‌شود که در مقایسه با محصولات نه چندان پیشرفته موجود در بازار، به طرز قابل‌توجهی ارزان قیمت هستند حال آن که بینی‌های الکترونیکی فعلی  صدها تا هزاران دلار قیمت دارند. هم اکنون گروهی از محققان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی چاپگرهای پلیمری مورد نظر را طراحی می‌کنند. با این حال نباید این نکته را فراموش کرد که این بینی‌ها پیش از هر چیز باید آموزش ببینند تا قابلیت ردیابی بوهای مختلف را پیدا کنند. البته هنوز این ایده در ابتدای راه خود قرار دارد و به همین علت که سازمان‌های امنیت داخلی آمریکا هنوز هم از سگ‌های آموزش دیده برای شناسایی محموله‌های مواد مخدر و مواد شیمیایی مرگبار استفاده می‌کنند.

محققان دانشگاه کالیفرنیا چشم‌اندازی را متصور هستند که در آن بینی‌های الکترونیکی با قیمتی بسیار پایین و از پلیمرهای نه چندان گرانقیمت تولید شود و این در حالی است که ریزمدارهای الکترونیکی شناسایی‌کننده روی آنها نصب شده‌اند. این مدارها به ریزپردازشگر سیگنالی متصل هستند که انرژی مورد نیاز خود را از باتری چاپی تامین می‌کنند. سیگنال‌های خروجی از این سیستم، نشان‌دهنده سالم بودن یا مسمومیت مواد غذایی یا وجود مواد شیمیایی مرگبار در محموله‌هاست.

اشیایی که می‌دانند چه استفاده‌ای از آنها خواهید کرد

تصور کنید سیستم یا وسیله کوچکی را در دست گرفته‌اید که در صورت قرار دادن آن در گوش، همچون یک تلفن و با قرار دادن آن در چشمان به مثابه یک دوربین عمل می‌کند. از آن جالب توجه‌تر، زمانی است که با لمس سمت و سوی دیگر آن در نقش یک وسیله بازی سرگرم‌کننده ظاهر می‌شود. سیستم یا وسیله دستی کوچکی که بسته به چگونگی استفاده و لمس آن، کاربردهای خاص و متفاوتی پیدا می‌کند. این ایده‌ای است که در پروژه قالب صابون (Bar Of Soap) نهفته است. این فناوری در قالب یک مدل پیش ساخته و از سوی براندون تیلور ارائه شده است. تیلور دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه MIT امریکاست که در آزمایشگاه مدیای این دانشگاه و زیر نظر پروفسور مایکل بو مدیر آزمایشگاه الکترونیک کاربردی و مصرفی MIT به ارائه این دانش نوین پرداخته است.

قالب صابون نمونه بارز و روشنی از آن دسته از وسایل و سیستم‌هایی است که پروفسور بو آنها را قابل ورز می‌نامد: چیزهایی که در دست جای می‌گیرند و می‌دانند شما چگونه آنها را دست گرفته و با آنها بازی می‌کنید.
او آینده‌ای را پیش‌بینی می‌کند که در آن اشیای اطراف ما از این‌که چگونه از سوی ما مورد بهره برداری قرار می‌گیرند آگاه خواهند بود. به عنوان مثال شیئی که شما در دست دارید، این آگاهی را پیدا می‌کند که قرار است برای از  بین بردن علائم بیماری به کار گرفته شود و از این رو خود را با هدف تعیین شده تطبیق می‌دهد تا با شرایط جدید رویارو شود.

تیلور این فناوری خیره‌کننده را «وسیله چندمنظوره با قابلیت حس کردن» می‌نامد. در دل مدل پیش ساخته این فناوری شتاب سنجی قرار دارد که چگونگی حرکت آن را اندازه‌گیری می‌کند، اما در بدنه خارجی سیستم صفحه نمایشگری وجود دارد که پوشیده از 72 حسگر خازنی است. این خازن‌ها، دستی که سیستم را در خود نگاه داشته شناسایی می‌کند. تیلور می‌گوید: ما به کاربران آموزش دادیم که سیستم را به شیوه‌های گوناگونی در دست نگاه دارند. برای ما خیره‌کننده بود که دریافتیم سیستم با درک تمایلات گوناگون کاربر، جهتگیری‌های خاصی از خود نشان می‌دهد.

آزمایشگاه فوق‌مدرن مدیا گرچه تحقیقات وسیعی روی این نمونه پیش ساخته انجام داده است، در حال حاضر چشم‌اندازی برای تولید انبوه آن نمی‌توان متصور شد. با این حال باید در آینده منتظر تغییرات شگرفی که در زندگی بشر ایجاد می‌کند باشیم.

سیستم‌های بصری رایانه‌ای‌

صفحه نمایشگر موجود در خودروی Pirus تویوتا ممکن است در آینده نه‌چندان دور علائم و اطلاعاتی متفاوت به جای اطلاعات ساده و کلی کنونی را به نمایش بگذارد. تصور کنید این صفحه نمایشگر بتواند به راننده نشان دهد در ادامه مسیر و در حالی که تا لحظاتی دیگر در دل مه شدید ناپدید می‌شود، با چه موانعی روبه‌رو خواهد شد.

شاید در دنیای بازی‌های رایانه‌ای پیش آمده باشد که در لحظات رویارو شدن با صحنه‌های توام با مه غلیظ ناچار به روی آوردن به ترفندهایی خاص برای از بین بردن مه باشید، اما آیا در دنیای واقعی و در حالی که در خودروی خود نشسته‌اید و با سرعت حرکت می‌کنید، چنین امکانی برای شما وجود دارد؟ در حقیقت با استفاده از این فناوری مه را از بین نمی‌برید بلکه به گفته سرینیواسا ناراسیمهان، استادیار و متخصص سیستم‌های گرافیکی و رایانه‌ای در دانشگاه کارنگی ملون آمریکا «مه را از از تصویر نقش بسته بر صفحه نمایشگر خودرو محو می‌کنید» البته وی خود نیز می‌پذیرد که مقایسه این دو فرآیند شاید چندان منصفانه نباشد!

به عقیده این محقق برای مشاهده آنچه که حدس می‌زنید در دل مه شدید نهفته باشد، پرتوافکنی بدترین کار ممکن است چون با این کار تنها موجب پراکندگی شدید پرتوهای نوری می‌شوید. در عوض می‌توان با اسکن نور در سراسر صحنه مورد نظر فرآیند متفرق شدن پرتوهای نوری را به حداقل رساند. در ادامه دوربینی ویژه با تصویربرداری از صحنه، تصویری شفاف و عاری از مه غلیظ در اختیار راننده (کاربر) قرار می‌دهد.

با تکیه بر این اصول ساده، ناراسیمهان سیستم‌های حمل و نقل هوشمندی ساخته و آنها را در بسیاری از خودروها آزمایش کرده است. وی می‌گوید: تجاری‌سازی این فناوری نوین محدودیت‌های خاص خود را دارد. با این حال شاید بتوان متصور شد که تا 5 سال آینده از آن در انبوهی از خودروها استفاده شود. البته این به معنای آن نیست که خودروسازان طراز اول جهان برای نصب آن روی محصولاتشان سر و دست بشکنند! در هر حال با برخورداری از حمایت‌های مالی و تحقیقاتی آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی‌ (DARPA) و دفتر تحقیقات دریایی آمریکا و از همه مهم‌تر بنیاد ملی علوم این کشور، او امیدوار به آینده‌ای درخشان و متحول‌کننده برای فناوری نوین خود است.

ماشین‌های شنونده‌

اگر تا به حال با برنامه‌های تشخیص گفتار کار کرده باشید، دریافته‌اید که این ماشین‌ها در محیط‌های شلوغ و پرسر و صدا عملکرد چندان خوبی ندارند. می‌توانید این فرآیند را با انجام آزمایش ساده‌ای بررسی کنید: عبارتی را به فردی در محیط شلوغ و پرسر و صدایی بگویید و همان عبارت را به سیستم تشخیص گفتار نیز ارائه کنید. متوجه می‌شوید شخص می‌تواند در هر صورت عبارت و مقصود شما را درک کند، اما چنین تشخیصی از توان ماشین‌های رایانه‌ای تشخیص گفتار خارج است.

دیوید اندرسون، دانشیار مهندسی رایانه و پردازش سیگنال‌های دیجیتالی در انستیتو فناوری جورجیا می‌گوید: به این نتیجه رسیدم که اگر بخواهیم در چنین مواردی دقیقا از عملکرد انسان تقیلد کنیم، به سیستم محاسباتی قدرتمندتری نیاز داریم.

وی طی همکاری نزدیک با پل هاسلر از محققان این انیستیتو آزمایش‌های گسترده‌ای را روی پردازشگرهای بسیار حساس آغاز کرده و طی آن از ورودی‌های صوتی آنالوگ برای ارائه ماشین‌های شنونده استفاده کرده است. این تیم تحقیقاتی با استفاده از تنها 5 تا 30 میکرووات برق، گام‌های بلندی به سوی تجزیه و تحلیل‌های سیگنالی روی طیف گسترده‌ای از صداها ازجمله گفتارهای انسانی برداشته‌اند.

گرچه این فناوری نوین از انعطاف‌پذیری نظیر گوش انسان برخوردار نیست، با این حال آنقدر پیشرفته و حساس است که بتواند صداهای مزاحم در پس زمینه محیط را از آنچه که «باید شنیده شود» تشخیص دهد. از آنجا که ورودی‌ها از شدت برق بسیار کمی استفاده می‌کنند، اندرسون مدعی است که چنین حسگری را می‌توان با استفاده از یک باتری قلمی معمولی برای یک یا حتی 2 سال مورد استفاده قرار داد. از آن گذشته اگر از سلول خورشیدی کوچکی استفاده شود، عمر این حسگر نامحدود خواهد بود.

اندرسون و پل با استفاده از ارائه‌های آنالوگ قابل برنامه‌ریزی نمونه‌های پیش‌ساخته پردازشگرهای سیگنالی دیجیتالی پیشرفته‌ای خلق کرده‌اند که با ورودی‌های آنالوگ تغذیه می‌شوند. اندروسون می‌گوید: استفاده از فناوری دیجیتال ساده‌تر بوده و در عین حال ترجیح داده می‌شود، اما بهای آن را نیز باید در نظرگرفت. این محقق جوان امیدوار است تا با ارائه فناوری نوین خود در سال‌های آینده تحولی بنیادین در برنامه‌های تشخیص گفتار انسانی ایجاد کند.

فاطمه پورمزرعه‌