در پی پیشرفت‌های شگرف فناوری در دهه‌های اخیر، انسان درصدد ساخت سامانه‌هایی است که بتواند جایگزین هر یک از حواس پنجگانه آسیب دیده انسان شود.

این امر عمدتاً براساس دو رویکرد انجام می‌شود؛ رویکرد نخست، رویکرد «ماشین محور» است و هدف آن مجهز کردن دستگاه‌ها و ماشین‌های مصنوع بشر به این گونه حواس است.

مجهز کردن سامانه‌های حفاظتی و امنیتی به دریافت صدا و تصویر، مجهز کردن ربات‌های امدادگر به قابلیت‌های حس کردن حرارت و یافتن موجودات زنده زیر آوار و ساخت سامانه‌های مصنوعی بویایی و چشایی از اهدافی است که رد این رویکرد دنبال می‌شود.

همچنین رویکرد دیگر کاملا «انسان محور» است و اهدافی مانند ساخت اندام‌های مصنوعی با عملکردی مشابه حواس انسان و ساخت وسایل کمکی برای جبران اختلالات انسان را دنبال می‌کند. در این میان، رویکرد «انسان محور» با توجه به کارکردهای شناختی انسان کاربرد دارد.

کاشت بیش از ۱۲۰ هزار حلزون مصنوعی گوش

به گزارش معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، امیرمسعود سوداگر عضو هیات علمی دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی درباره کاربردهای این حوزه گفت: کاشت حلزون مصنوعی گوش را می‌توان مؤثرترین روش بازگرداندن شنوایی به طیف گسترده‌ای از ناشنوایان و موفق‌ترین نمونه از سامانه‌های مصنوعی حسی و یکی از پرکاربردترین ریزسامانه‌های کاشتنی در بدن انسان دانست. سامانۀ مصنوعی حلزون گوش از بخش بیرون بدن و بخش کاشتنی در بدن تشکیل شده است که به صورت بیسیم با هم در ارتباط‌اند. بخش کاشتنی آن توسط پزشک جراح در ناحیۀ پشت گوش در زیر پوست سر کاشته می‌شود و با ظرافت تمام آرایۀ الکترودهای آن در جای حلزون طبیعی گوش قرار داده می‌شود، به نحوی که در نقاطی خاص با رشته اعصاب شنوایی فرد در تماس قرار گیرد.

سوداگر ادامه داد: میزان موفقیت اینگونه سامانه‌ها در درک جملات بیش از ۹۰ درصد گزارش شده است. تا کنون در سطح جهان بیش از ۱۲۰ هزار حلزون مصنوعی گوش برای افراد ناشنوا کاشته شده است و در ایران نیز افراد زیادی از این وسیله استفاده و شنوایی خود را بازیافته‌اند.

تلاش برای ساخت سامانه‌ مصنوعی بینایی

به عنوان نمونه‌ای دیگر از سامانه‌های مصنوعی حسی می‌توان از پروتزهای بینایی نام برد. کاملاً مشابه حلزون مصنوعی گوش، یک سامانۀ مصنوعی بینایی نیز از بخش بیرونی و بخش کاشتنی تشکیل می‌شود.

به گفته سوداگر، در این سامانه، تصاویر دنیای خارج توسط یک دوربین دریافت و پس از اجرای نوعی پردازش تصویر با هدف کاهش حجم داده‌ها و همچنین متناسب‌سازی اطلاعات تصویری برای استفاده در بخش کاشتنی در چشم، به صورت بی‌سیم به این بخش فرستاده می‌شود. آنگاه این اطلاعات در یک پردازشگر درونی مورد بررسی قرار گرفته، تکانه‌هایی با مشخصات الکتریکی و زمانی متناظر با تصویر دریافتی تولید و توسط آرایۀ الکترودی به بافت هدف یعنی شبکیه، فرستاده می‌شود.

وی همچنین افزود: عملکرد سامانۀ مصنوعی بینایی شباهت بسیار زیادی به سامانۀ مصنوعی حلزون گوش دارد و در هر دو تلاش بر این است که سامانۀ مصنوعی بتواند عملکردی معادل با کارکرد سامانۀ طبیعی شنوایی یا بینایی موجود زنده داشته باشد و کاستی موجود را جبران کند. از این رو نام گوش مصنوعی یا چشم مصنوعی برای اینگونه سامانه‌ها مناسب نیست، بلکه شایسته‌ترین عنوان برای آنها سامانه‌های مصنوعی برای بازگرداندن شنوایی و بینایی است.

بر خلاف حلزون مصنوعی گوش که سال‌هاست به درجۀ قابل اعتمادی از کارایی و تولید صنعتی رسیده و انسان‌های بسیاری از آن استفاده می‌کنند، سامانه‌های مصنوعی بینایی هنوز در آغاز مسیر تکامل خود قرار دارند. نمونه‌های آزمایشگاهی و اولیۀ این سامانه موفق بوده است، اما هنوز از دیدگاه فنی و همچنین کمیت و کیفیت تصاویر تولیدی، راهی طولانی در پیش دارد که باید پیموده شود.

سامانه‌های مصنوعی برای دیگر حواس

شاید به دلیل آنکه ضبط صدا و تصویر و نیز پردازش الکترونیکی آن از سابقۀ طولانی‌تری برخوردار است، سامانه‌های مصنوعی شنوایی و به تازگی بینایی توانسته‌اند موفقیت خود را زودتر از دیگر سامانه‌های حسی به اثبات برسانند. واقعیت آن است که در حال حاضر به کمیت درآوردن و پردازش اطلاعات بویایی، چشایی و بساوایی مراحل مقدماتی خود را می‌گذراند و دانشمندان سرگرم انجام پژوهش‌های اولیه‌ای در این زمینه‌ها هستند.

سامانه‌های مصنوعی بویایی با نام بینی الکترونیکی و نیز سامانه‌های چشایی مصنوعی با نام زبان الکترونیکی را می‌توان سامانه‌هایی دانست که از طریق آنها مؤلفه‌های بو و مزه شناسایی، تشخیص و دسته‌بندی می‌شود. برای آن که بتوان این سامانه‌های نسبتاً پیچیده را در ابعاد کوچک ساخت، لازم است از فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند فناوری میکرو و نانوالکترونیک ونیز فناوری ریزسیال بهره گرفت. ساخت این سامانه‌ها نمونه‌ای دیگر از کاربردهای فناوری علوم شناختی است که با پیشرفت این حوزه به سرعت در حال گسترش است.