رابطه ي انسان و ماشين

• مقالات علمی‌فنی

نویسنده: مهندس نيلوفر حسن

تلفيق انسان و ماشين در ابعاد و اشكال گوناگون آن جدا از چشمانداز فريبنده و هيجان انگيزش كه اغلب الهام بخش خط اصلي روايت داستانهاي علمي ـ تخيلي و سوژه تمام نشدني ساخت و پرداخت شخصيت اول و ابرقهرمان سناريوي فيلمهايي از اين دست را رقم زده است، به تدريج در حال واقعيت بخشي و ورود به مرزهاي دانش جهان واقعي و ملموس ماست؛ البته هر چند شماي كلي تلفيق انسان ـ ماشين تاكنون خود را حداكثر در هيات ادوات و تجهيزات هوش مصنوعي از قرنيه هاي تلسكوپي و شبكيه مصنوعي گرفته تا ايمپلنتهاي استخواني و اعضاي پليمري عضلاني نشان داده و ساخت و پرداخت اعضاي مصنوعي و پروتزهاي كمكي يا اندام واره هاي بيونيك آخرين مرزهاي تردستي دانش در حوزه هاي مختلف و از جمله دانش سايبرنتيك به شمار ميرود، اما در حقيقت ساخت اجزايي كه به معناي واقعي كلمه بتوان آن را بخشي انسان و بخشي ماشين به حساب آورد و صد البته كاركرد پذير و قابل جاسازي در مورفولوژي و ريختشناسي پيكره انسان باشد، هنوز در حال تجربه آن با چشم انداز آينده نگرانه است.

در اين ميان يكي از حوزه هاي بالقوهاي كه ميدان آزمون و خطاي دانشمندان براي اين هدف بزرگ واقع شده و سيگنالهاي محسوستري براي واقعيتبخشي به ارائه فرمهايي از تلفيق انسان ـ ماشين را وعده ميدهد قلمروي نويد بخش نانو فناوري است.
صحبت از دست و پنجه نرم كردن دانشمندان در حوزه الكترونيك و زيست شناسي با طعم نانوفناوري و تعميم آن به ساختار ماشيني انساني است؛ جايي كه دانشمندان قصد دارند با جايگذاري ترانزيستوري در مقياس نانو درون غشايي سلول مانند پيوندي صميمانه تر از هر زمان ممكن را بين انسان و ماشين رقم بزنند؛ پژوهشي كه ميتوان در نوع خود به فصل مشترك نويني از آدم ـ ماشين بينجامد.
بر اساس يافته هاي جديدي كه طي مقالهاي در نشريه تخصصي نانوي آكادمي ملي علوم آمريكا منعكس شده است، دانشمندان با طراحي و جايگذاري ترانزيستوري در قطع نانو در داخل غشايي زيستي و سلولي شكل، قصد دارند زمينه توانيابي ادوات الكترونيكي را با به رهگيري از سوخت و در واقع خوراك انرژي خود آن سلول فراهم كنند و به اين ترتيب مقدمه پيوند هر چه نزديكتر انسان و ماشين را كه تاكنون تصور ميشده، فراهم كنند. اين تحقيق ميتواند منجر به انواع جديدي از فصل مشتركهاي انساني ـ ماشيني شود كه طي آن ادوات و تجهيزات تعبيه شده در واحدهاي زيستي قادرند همچون ايستگاه رله، به تقويت و بازپخش اطلاعات در فضاهاي كاري دروني پروتئينهاي مرتبط با بيماريها در غشاي سلولي بپردازند. اين يافته ها ميتوانند به كشف راههاي جديدي براي خوانش ـ و حتي تحت تاثير قرار دادن ـ مغز يا سلولهاي عصبي بينجامند.
الكساندر نوي، دانشمند دانشگاه كاليفرنيا و سرپرست اين پژوهش، توصيف جالبي براي اين وسيله فناورانه ارائه ميكند و معتقد است اين دستگاه تعريف واقعي و دقيق پيوند يكپارچه و بدون درز ساختارهاي زيست شناختي و الكترونيكي است كه تا پيش از اين كسي و به هيچ شكلي تجربه نكرده است. در حقيقت ما مي توانيم پروتئينها يا همان ماشينهاي زيستي واقعي را برداشته و آنها را به بخشي از محيط كاري يك مدار ميكرو الكترونيكي تبديل كنيم.
اما براي ايجاد چنين مدار قابل كاشتي، دانشمندان كار را با يك ترانزيستور ساده آغاز كرده اند؛ يعني همان وسيله الكترونيكي كه تقريبا قلب هر تلفن همراه و رايانهاي روي زمين به حساب ميآيد. اما به جاي استفاده از سيليكون كه معموليترين ماده مورد استفاده در ساخت ترانزيستورهاست، دانشمندان از نسل بعدي مواد پر كاربرد روي زمين ـ نانو لوله هاي كربني ـ بهره جسته اند، يعني همان مواد بسيار خرد پوشالي شكل ساخته شده از يك لايه خميده منفرد از اتمهاي كربن با آرايشي همانند شبكه هاي يك توپ فوتبال كه بتدريج به جايگزين پر و پيمان ساير مصالح بنياني در ساختارهاي مختلف بدل ميشود.
دانشمندان در مرحله بعدي اين ترانزيستور نانو لولهاي كربني را با يك ليپيد دولايه اي اندود كردهاند كه اساسا ديواره دوگانهاي از مولكولهاي چربي است كه سلولها براي جداسازي درونشان از محيط بيرون استفاده ميكنند. با اين انتخاب، دانشمندان از يك غشاي سلول واقعي استفاده نكردهاند. اما نكته جالب ماشين الكترونيكي زيستي از اين مرحله به بعد است كه دانشمندان به ساختار سلولي پايه يك پمپ يوني اضافه مي كنند. اين پمپ يوني يك وسيله زيستي است كه اتمهاي باردار كلسيم، پتاسيم و ديگر عناصر را به داخل و خارج سلول مورد نظر پمپاژ مي كند. افزودن محلولي از ATP (آدنوزين تري فسفات) كه وظيفه سوخت رساني به اين پمپ يوني را به عهده دارد، فاز بعدي راه اندازي ترانزيستور زيستي است. كار پمپ يوني تغيير دادن بار الكتريكي درون سلول است كه به نوبه خود بار الكتريكي گذرنده از ميان ترانزيستور را تغيير ميدهد و دانشمندان ميتوانند آن را اندازه گيري و نظارت كنند.
نكته مهم اين است كه در مدل اوليه چنين دستگاهي، پمپ زيستي كار توانبخشي به ترانزيستور مصنوعي را انجام ميدهد؛ اما دستگاه هاي آينده ميتوانند كاملا بعكس كار كنند، يعني در مدلهاي آينده ترانزيستورهاي زيستي يا انساني يك جريان الكتريكي خارجي ميتواند پمپ را به كار انداخته و نحوه پمپاژ سريع يونها به داخل و خارج يك سلول را عوض كند. به اعتقاد دانشمندان، تحقق چنين مكانيسمي در آينده ميتواند اثرات بالقوه چشمگير و جالب توجهي در بر داشته باشد. به عنوان مثال، به جاي استفاده از داروها براي مسدود كردن و توقف رهاسازي يا جذب داروهاي گوناگون يا حتي ناقل هاي عصبي، دانشمندان ميتوانند جريان الكتريسيته تنظيم كننده پمپ يوني را تغيير دهند كه به نوبه خود ميزان دارو يا مولكول را در داخل يا خارج سلول تغيير خواهد داد.
دستيابي به اين سطح از فناوري در حالي است كه تا پيش از اين نيز گروههاي ديگري براي آميزش ماشين و انسان تلاش كرده اند، اما هيچكدام به چنين سطحي از پيوند نزديك و يكپارچه بين يك ساختار زيستي و ماشين دست نيافتهاند. تاكنون محققان از آنزيم هايي استفاده كرده اند كه قابليت يكي شدن با غشاها را در ترانزيستورها نداشتهاند. اما در اين مورد جديد، دانشمندان توانستهاند آنزيمي را كه معمولا در غشاها كار ميكند به نانو لوله هاي كربني ارتباط دهند. در واقع اين پيوند و اتصال جديد ترانزيستور ـ آنزيم ميتواند سرانجام به پايش و حتي درمان بيماريها و عوارض مختلف كمك كند.
محققان معتقدند برخي از آشكارترين عوارض پزشكي كه فناوري جايگذاري ترانزيستوري ميتواند به مطالعه يا تخفيف شرايط آن كمك زيادي كند، مواد و تركيبات سمي و زهرها هستند. بسياري از اين تركيبات شيميايي باعث شكسته يا سوراخ شدن غشاهاي سلولي شده و تراوش و نشت مايع درون سلولي يا همان سيتوپلاسم را به دنبال دارند و اساسا همين ريزش مايع سلولي باعث مرگ سلول ميشود. از طرفي ساير تركيبات سمي نيز باعث ايجاد عدم توازن يوني در سلولها شده كه به نوبه خود مي تواند سبب بروز فلج، سكته و ساير عوارض در بدن شود.
محققان معتقدند چنانچه سلول ها بتوانند براي انجام فرآيند پمپاژ يونهاي ضروري به داخل يا خارج سلول تحريك و ترغيب شوند، نقش مؤثري در درمان عارضهاي خاص ايفا خواهند كرد. اين چشمانداز نويدبخش در حالي است كه دانشمندان معتقدند در حوزه سلامت و بويژه دانش پزشكي بايد جدا از رويكرد صرفا مبتني بر شناخت و درك مشكلات و بيماريها به موازات آن به دنبال اتخاذ روشهاي نوين درماني با رويكرد به فناوريهاي مختلف و حتي آينده نگر باشيم. هر چند كاربردهاي باليني شيوه هاي فناورانه اي از اين دست ممكن است هنوز به سالهاي آينده و دوري برگردد، اما اين پژوهش جديد را ميتوان صميمانه ترين و نزديكترين پيوند بين حيات و ماشينها دانست كه تاكنون جامه عمل به خود پوشانده است.

انسان، ماشين و آنچه بين آنهاست
آيا ميتوان اصولي اخلاقي براي استفاده از واسطه هاي دست ساز بشر در تعامل انسان با دنياي اطراف تدوين کرد؟
بشر امروز آن قدر توسط ابزارهاي الکترونيکي محاصره شده که بعضي وقتها سخت ميتوان گفت که کجا نقطه پايان ابزارها و نقطه شروع انسانها است. کامپيوترها و اسکنرها را درنظر بگيريد تا ابزارهاي همراه گوناگون؛ هر روز به تعداد انسانهايي که بيشتر عمرشان از طريق ابزارهاي الکترونيکي با دنيا تعامل ميکنند، اضافه ميشود و در اين ميان تنها واسطه ميان مغز و ماشين، حسهاي بينايي، شنوايي و لامسه است که در واقع بين بشر و ابزارها واسطه شده است. ولي تصور کنيد که اين حواس از معادله حذف شود و وسايل الکترونيکي به چشم، گوش وحتي دست و پاي ما تبديل شوند؛ و به اين ترتيب انسان با نرمافزارها و سختافزارهايي که خود ساخته است، با دنياي اطراف تعامل کند.
اين تصوير را خيلي دور از دسترس ندانيد، چراکه به تدريج در حال وقوع است. از نظر باليني، واسطههاي بين مغز و ماشين مثل کاشت حلزون گوش به خوبي شناخته شده است. همچنين بيماران مبتلا به مرحله نهايي پارکينسون ميتوانند با روش تحريک عميق مغز، دي.بي.اس تحت درمان قرار بگيرند. چه آن که طبق گزارشها بيش از ۳۰هزار کاشت براي کنترل علائم شديد حرکتي اين بيماري صورت گرفته است. آزمايشهاي اخير روي اندامهاي مصنوعي عصبي حاکي از آن است که براي چنين ابزارهايي، چه به صورت کاشت شبکيه يا ساقه مغز براي نابينايان و چه به شکل وسايل ثبت مغزي براي عضو مصنوعي کنترل کننده، ظرفيت عظيمي در آينده وجود خواهد داشت.
واسطه هاي ميان مغز و ماشين که در خارج بدن قرار دارند، بر اساس نگارشهاي موجنگار مغزي، مهارتهاي ارتباطي بيماران معلول را بازيابي ميکنند. تحقيقات روي حيوانات و تعدادي انسان نشان ميدهد که کنترل کامل اعضاي مصنوعي در زمان واقعي ميتواند اين فرصت را به فرد فلج بدهد که تحت اختيار مغز، روي پاهاي مصنوعي بايستد و راه برود، ولو اينکه لازم باشد الکترودهايي مستقيما در مغز وي قرار بگيرند.
پيشرفتهاي آتي در علوم عصبي که با کوچکسازي وسايل ميکروالکترونيک همراه است، امکان بهرهگيري بيشتر از واسطه هاي بين مغز وماشين را فراهم ميکند. همچنين ترکيب مغز و ماشين، ماشين را به جزء لاينفک بدن فرد تبديل ميکند.

اخلاق و فناوري پزشکي
در اينجا چالشي ميان تصورات بشري و عامل اخلاقي پيش ميآيد که اگر اين فعاليتها براي بازيابي توانايي افراد ناتوان است، آيا کار درستي است که از اين فناوريها براي ارتقاي تواناييهاي افراد سالم نيز بهره بگيريم؟ البته ضروري است که استفاده از اين گونه وسايل بايستي ايمن باشد و خطرهاي اندکي براي شخص در پي داشته باشد. اما آن مسائل اخلاقي که از اين فناوريها ناشي ميشود، چندان با آنچه درمورد معالجات رايج نظير داروهاي ضدافسردگي وجود دارد، متفاوت نيست. با اين حال، گرچه فناوريها و موقعيتهايي که در قالب وسايل واسطه ميان مغز و ماشين عرضه شده، ممکن است جديد و ناآشنا به نظر بيايد، بيشتر سوالات اخلاقي برآمده از آن چالشهاي کمي را نشان ميهد.
در ابزارهاي پروتزي کنترل شده توسط مغز، سيگنالهاي ارسالي از سوي مغز توسط کامپيوتري که در وسيله تعبيه شده، رمزگشايي ميشود تا براي تشخيص عملي که کاربر قصد انجامش را دارد، به کار گرفته شود. تشخيصها گاهي اشتباه است که ميتواند به موقعيتي خطرناک بيانجامد يا حداقل باعث شرمساري شود. حالا چه کسي مسئول اين اعمال ناخواسته است؟ تقصير از کامپيوتر است يا کاربر؟ آيا کاربر براي استفاده از عضو مصنوعي نياز به چيزي مثل گواهينامه رانندگي يا بيمه دارد؟

روندي قضايي براي عضوي مصنوعي
خوشبختانه براي رسيدگي به مسئوليت عملکرد نامناسب زيستي و فناوري، روندي قضايي در نظر گرفته شده است. براي مثال افزايش دانش بشر نسبت به ژنتيک، منجر به تلاش هايي براي رد مسووليتپذيرى کيفرى شد که اساس آن بر اين باور نادرست استوار بود که ژنها، اعمال انسان را از قبل مقدر ميکنند. اين تلاشها ناکام ماند و بعيد به نظر ميرسد که پيگردهاي عصب شناختي بتواند ديدگاههاي موجود را در آزادي اختيار و مسئوليت دگرگون کند. به علاوه که انسانها عموما تحت کنترل ابزارهاي خطرناک و غيرقابل پيشبيني نظير خودروها و سلاحها هستند. واسطه هاي ميان مغز و ماشين، يک بسته ابزار کاربري ارائه ميکند که خيلي مصنوعي است، ولي هنوز فقط همين است. در چشم قانون، پذيرش مسئوليت نبايد از رهايي از آن دشوارتر باشد.
ولي اگر ماشين مغز را تغيير دهد، چه؟ نتايجي که از آزمايشهاي اوليه تحريک مغز در نيم قرن اخير به دست آمده حاکي از آن است که ارسال يک جريان الکتريکي به مغز ميتواند به تغيير در شخصيت و رفتار فرد منجر شود. به کارگيري دي.بي.اس در بسياري از بيماران مبتلا به پارکينسون که دچار عوارض حرکت غير قابل کنترل با دارو هستند، مزاياي مهمي را نشان ميدهد.

عوارض جانبي احتمالي
با اين وجود، در مقايسه با بهترين معالجات دارويي، دي.بي.اس وقوع تاثيرات منفي جدي بيشتري را نظير اختلالات سيستم عصبي و روانپزشکي، و نرخ بالاتر خودکشي در بيماران نشان داده است. مطالعات موردي آشکار ساخته که پيش از تنظيم مجدد عوامل تحريک، جنون خفيف و تغييرات شخصيتي پيش ميآيد که بيمار نسبت به آن آگاه نيست و حتي به روابط خانوادگي وي صدمه زده است.
چنين مثالهايي عوارض جانبي احتمالي دي.بي.اس را نشان ميدهد، ضمن اينکه اثرات نامشهود ديگري هم محتمل است. اين درحالي است که حتي بدون تحريک، صرفا بهکارگيري وسايل ثبت مثل پروتزهاي حرکتي کنترل شده توسط مغز هم ممکن است باعث تغيير شخصيت بيمار شود. بنابراين بيماران بايد براي توليد سيگنالهاي عصبي مناسب آموزش ببينند تا اندام مصنوعي به درستي هدايت شود. چنين کاري ميتواند عوارضي جانبي روي وضعيت روانى، عملکرد حافظهاي يا آسيب کنترل تکلم داشته باشد.
با اين وجود، مسئله اخلاقي تازهاي پديدار نميشود. عوارض جانبي در عمده درمانهاي دارويي، شامل داروهاي روانپزشکي امري عادي است. به عنوان نمونه در سال ۲۰۰۴ ميلادي اداره کل غذا و داروي ايالات متحده (اف.دي.اي) به توليدکنندگان دارو اعلام کرد که روي انواع معيني از داروهاي ضد افسردگي، درباره افزايش کوتاهمدت خطر ارتکاب به خودکشي در صورت مصرف توسط نوجوانان و نياز به نظارت بيشتر روي افراد جواني که مصرف دارو را به تازگي شروع کردهاند، هشدارهايي را چاپ کنند.
در مورد اندامهاي مصنوعي عصبي چنين مقولات مرتبط با ايمني بايد بالقوه شناسايي شده و براي مقابله با آن هرچه سريعتر اقدام شود. ديدگاه مرسوم نسبت به اصول اخلاقي زيستدرماني، مزايا و ريسکهاي موجود در اين مداخله و ميزان لحاظ شدن خودمختاري انسان را ميسنجد. چنين سنجشي بايد براي پيشنهاد توسعه به کارگيري دي.بي.اس براي درمان بيمارن دچار اختلالات روانپزشکي هم در نظر گرفته شود.

مريض کيست؟
به رغم پيدايش اميدهاي بسيار، دردسترس بودن چنين فناوريهايي باعث پيدايش اختلاف هم شده است. براي مثال بسياري از اعضاي جامعه ناشنوايان از پذيرش کاشت حلزون امتناع کرده اند. اين افراد، ناشنوا بودن را يک ناتواني که نيازمند برطرف شدن باشد، نميدانند و در عوض، آن را به عنوان بخشي از زندگي و هويت فرهنگيشان به شمار ميآورند. براي آنها کاشت حلزون گوش بهبودي فراتر از کارکرد عادي است.
اينکه چه چيز بهبود و چه چيز درمان است بستگي به تعريف سالم و مريض دارد که البته تعيين چنين تعريفي واقعا دشوار است. براي مثال کريستوفر بروس، فيلسوف دانشگاه دلاور، بيماري را به مثابه يک انحراف آماري از «عملکرد نوعي يکگونه» تعريف ميکند. ناشنوايي به طور قابل سنجشي از حالت معمول بشر متفاوت است و بنابراين يک بيماري به حساب ميايد. اين تعريف مستعملي است که به عنوان ملاکي براي تخصيص منابع درماني به کار ميرود.
از اين منظر کاربرد درماني کاشت حلزون گوش از نظر اخلاقي مشکلي ندارد. با اين حال، آنيتا سيلورز، فيلسوفي ديگر از دانشگاه ايالتي کاليفرنيا در سنفرانسيسکو و يک عملگرا و پژوهشگر؛ ناتوانايي چنين درمانهايي را به عنوان يک «استبداد از سوي افراد سالم» توصيف ميکند که جهت وفق افراد ناشنوا با دنيايي است که با شنيدن طراحي شده و در نهايت دلالت دارد بر اينکه ناشنوا بودن، نوعي حقارت هم در پي دارد.
گرچه بسياري از افراد به خاطر توسعه پيشرفتها و آزمايش وسايل واسطه ميان مغز و ماشين براي کمک به قابليتهاي ناقص هيجانزده شدهاند، ولي سيلورز نسبت به اينکه عضو مصنوعي بتواند به عنوان تدبيري جهت عاديسازي افراد معلول به کار گرفته شود، با ديده ترديد نگاه ميکند. البته ما بايد اين دسته از حساسيتها را جدي بگيريم، ولي آنها نبايد مانعي براي تحقيقات بيشتر روي واسطه هاي ميان مغز و ماشين باشند.
فناوريهاي مرتبط با مغز بايد به عنوان يک انتخاب شناخته شوند و نه فقط يک راه حل براي درمان فلج يا ناشنوا بودن. البته هنوز اينکه آيا کاربردهاي فناوري مربوط به مغز گزينه اي مناسب براي مداوا است يا نه، بستگي به پيشرفت فناوري و بر طرف کردن نگرانيها از نظر ايمني دارد.

آزمايش روي افراد سالم يا معلول؟
مسئلهاي ديگر که شايد مبرمتر باشد، چگونگي حصول اطمينان از به حداقل رسيدن ريسکهاي موجود طي تحقيقات است. آزمايشهاي روي حيوانات احتمالا تمامي تاثيرات روانپزشکي و عصبشناختي را که واسطه هاي بين مغز و ماشين ميتوانند داشته باشند، نشان نميدهد. به اين دليل، انجام تحقيقات روي بشر هم لازم است؛ ولي آزمايش پروتزهاي حرکتي نوروني در افراد سالم از نظر اخلاقي درست نيست، چراکه خطر بروز خونريزي، تورم، التهاب و ديگر تاثيرات ناشناخته و طولاني مدت وجود دارد.
افراد فلج که بيشتر از هر کس ديگري از اين تحقيقات سود ميبرند هم مناسبترين سوژه براي تحقيقات نيستند. به دليل امکانات بسيار محدود درماني و اغلب ناتوانايي هاي شديد، ممکن است اين اشخاص در برابر ريسک موجود آسيبپذير باشند. بهترين سوژه هاي تحقيق روي واسطه ميان مغز و ماشين، افرادي هستند که پيش از اين به دلايل ديگر يک الکترود در بدنشان کاشته شده است. دليل اين امر آن است که آنها با کمترين ريسک اضافي ناشي از ملزومات تحقيق روبرو هستند و بر اساس اميدهاي نادرست بر تصميمشان باقي نميمانند. بنابراين، در ابتدا بايد اين گونه بيماران براي تحقيقات در نظر گرفته شوند.
واسطه هاي بين مغز و ماشين نويد روشهاي درماني جديدي را ميدهد و روند توسعه آنها بايد ادامه يابد. بله، فناوريها چالشهايي اخلاقي پيش رو دارند، ولي اين ها از نظر مفهومي مشابه آنهايي هستند که اصول اخلاق پزشکي در قلمروهاي درمان مشخص کرده است. در پايان بايد گفت که اصول اخلاقي براي دستوپنجه نرم کردن با پرسشهاي پيشرو، به موازات و با همکاري تحقيقات علوم عصبي، به خوبي آماده شده است.

منابع
Discovery / Wired
نوشته: جنز کلاسن، عضو هيئت علمي انيستيتوي اصول اخلاقي و تاريخ پزشکي در دانشگاه توبيگن آلمان
نيچر، شماره ۷۲۳۳ – ترجمه:عليرضا نورايي