تفتح Metasurfaces الباب أمام التحريك الذهني والتخاطر باستخدام التكنولوجيا

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

موجات الدماغ التحريك الذهني الدماغ التخاطر

سترانجر ثينقز سيكون المعجبون على دراية بهذا المشهد: Eleven ، فتاة تتمتع بقدرات التحريك الذهني ، تحدق باهتمام في علبة كوكاكولا. بدون لمس العلبة جسديًا ، فإنها تسحقها تمامًا باستخدام عقلها وحده.

لطالما كان تغيير الأشياء بالعقل مجازًا في الخيال العلمي. الآن ، بفضل metasurfaces ، أظهرت دراستان للتو أنه من المحتمل أن يكون ذلك ممكنًا.

المواد الخارقة هي مركبات صناعية ذات خصائص بصرية غريبة. غالبًا ما يتم ترتيبها جنبًا إلى جنب ، ويمكن أن تتفاعل مع الموجات الكهرومغناطيسية ، بما في ذلك الضوء المرئي ، بطرق مستحيلة بالنسبة للمواد الطبيعية. يمنحهم هذا قوة عظمى: يمكنهم بسهولة تكييف خصائصهم - على سبيل المثال ، ثني الضوء بطرق مختلفة - بدلاً من الاعتماد على خصائص المواد التي صنعوها.

لماذا نهتم؟ تولد أدمغتنا موجات كهرومغناطيسية أثناء معالجة المعلومات. اعتمادًا على حالة الدماغ - على سبيل المثال ، إذا كان "مرتخيًا" مقابل "التركيز" - تتولى الترددات المختلفة لموجات الدماغ السيطرة. فلماذا لا تستخدم الدماغ كمصدر لإحداث تغييرات في المواد الخارقة؟

في مجلة الدراسة الأولى، نشرت في إي لايت، استخدم الفريق وحدة استخلاص الموجات الدماغية التي سمحت للمتطوعين بالتحكم في السطح الخارق - نسخة ثنائية الأبعاد من المواد الخارقة - بعقولهم فقط. النظام بأكمله لاسلكي ويعتمد على البلوتوث. لقد استخرجوا موجات دماغية من المتطوع أثناء استرخائها أو تركيزها ، ومن خلال جهاز تحكم ، غيّروا كيفية تشتيت الضوء المرتبط بالسطح الخارق. بالتأكيد ليس دراميًا مثل ثني الكولا - ولكنه عرض مستقبلي لاستخدام العقل للتحكم في المواد المادية.

A الدراسة الثانية أخذ الفكرة إلى أبعد من ذلك. يمكن أن "تتحدث" السطوح الخارقة المختلفة مع بعضها البعض بناءً على الخصائص الكهرومغناطيسية. هنا ، قام الفريق بتوصيل شخصين إلى الأسطح الفوقية لإرسال رسائل نصية بأذهانهم. كان أحد المتطوعين هو جهاز الإرسال ، والآخر جهاز الاستقبال. من خلال التركيز ، غيّرت موجات دماغ جهاز الإرسال خصائص السطح الخارق لتشفير رسائل ثنائية مختلفة. عند فك التشفير ، حصل المتلقي على النص - كل ذلك بدون رفع إصبع واحد.

في الوقت الحالي ، لا تزال التكنولوجيا المستقبلية في مهدها. لكن العلماء يتصورون أنهم سيكونون في يوم من الأيام قادرين على استخدام المواد الخارقة لعدد لا يحصى من الأغراض: مراقبة حالة انتباه السائق ، على سبيل المثال ، أو دمجها في واجهات غير غازية بين الدماغ والآلة.

"بالاقتران مع الخوارزميات الذكية مثل التعلم الآلي ، قد يفتح العملان المقدمان اتجاهًا جديدًا لأنظمة الأسطح الفوقية الذكية الحيوية المتقدمة ،" محمد الدكتور Xiangang Luo في معهد البصريات والإلكترونيات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ، والذي لم يشارك في أي من الدراسات.

غرابة Metasurfaces

تشبه الأسطح السطحية حلم الحمى. نتوقع في العادة أن تتصرف موادنا بشكل ثابت: الزجاجات تتحطم تحت الضغط ؛ شقوق الخشب القطن ناعم. المواد الخارقة تغير هذا النموذج. غالبًا ما تتكون من اندماج المواد -مواد كهرضغطية هي المفضلة - فهي تغير بسهولة خصائصها الهيكلية وخواص انحناء الضوء تحت تأثير المجالات الكهرومغناطيسية.

وقد أدى هذا إلى التمهيدية عباءات الخفاءتمويه ديناميكي العدسات الفائقةو ميلي بوت مطبوعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تتجول في جسمك يومًا ما لتوصيل الأدوية بذكاء عند الحاجة.

الأسطح السطحية هي ابن عم ثنائي الأبعاد للمواد الفوقية. قال الدكتور شاوبو تشو من جامعة هندسة القوة الجوية في الصين ، الذي قاد تجربة التحريك الذهني ، هنا ، تنسج الهياكل المتكررة في المواد الخارقة في هيكل يشبه الصفيحة ، مما يحافظ على قدرتها على التحكم في "جميع خصائص الموجات الكهرومغناطيسية تقريبًا". تعد الأسطح القابلة للبرمجة (PMs) خطوة للأمام ، حيث يمكن التحكم في وظائفها بطريقة يمكن التنبؤ بها من خلال التأثيرات الخارجية لتبديل أوضاع التشغيل - مثل مرآة الحمام "الذكية" مع العديد من إعدادات الإضاءة حسب حالتك المزاجية.

عادة ، تأتي الموجات الكهرومغناطيسية من مولد. لكن أدمغتنا تنفجر بترددات مختلفة لهذه الموجات ، والتي تمثل مجتمعة الإشارات الكهربائية عبر مناطق كبيرة. موجات بيتا ، على سبيل المثال ، تدور تقريبًا من 15 إلى 40 مرة في الثانية ، وترتبط بعقل منخرط. في المقابل ، ترتبط موجات ثيتا بأحلام اليقظة - وهو نوع من الاسترخاء العقلي. اكتشف العلماء أنه من الممكن التحكم في موجات دماغك وتحويلها بفاعلية من حالة إلى أخرى من خلال الارتجاع العصبي.

يمكن التقاط موجات الدماغ بسهولة بواسطة غطاء من الأقطاب الكهربائية المدمجة. دفع هذا الفريق إلى التساؤل: هل يمكننا استخدام هذه الإشارات للتحكم في الأسطح الخارقة؟

في إحدى الدراسات ، اقترح Qu تصميمًا بسيطًا باستخدام وحدة استخراج الفكرة الرائعة. تتكون من ثلاثة أجزاء: المستشعر ، وحدة التحكم ، والمشغل الميكانيكي. يجمع المستشعر الموجات الدماغية من خلال أقطاب كهربائية موضوعة على فروة الرأس. هنا ، استخدم الفريق وحدة متاحة تجاريًا ، ثينك جير آم, شريحة ميسورة التكلفة تحظى بشعبية في مجتمع DIY EEG.

ثم يتم إرسال البيانات المسجلة إلى وحدة التحكم من خلال البلوتوث. وحدة التحكم مصنوعة أيضًا من مكون منخفض التكلفة ، مع وجود Arduino في قلبه. يتم تحويل إشارات موجات الدماغ إلى مقياس للانتباه ، ويتم إدخالها في المشغل. اعتمادًا على مستوى انتباه الشخص ، يقوم المشغل بتجميع البيانات في أربع مجموعات وإخراج الفولتية المختلفة.

أوضح الفريق: "تتوافق فترات العتبة الأربعة مع شدة الانتباه المشتتة ، والحيادية ، والمركزة ، والمركزة للغاية ، على التوالي".

يتوافق الجهد العالي أو المنخفض مع تسلسل ترميز 1 أو 0. ثم يتم تعيين هذه التسلسلات لخصائص المواد المختلفة للسطح الخارق ، والتي بدورها تتحكم في كيفية تشتيت الضوء.

النتيجة النهائية؟ لإثبات المفهوم ، جلس أحد المتطوعين في غرفة عديمة الصدى - وهي غرفة مصممة لحجب الصوت المحيط أو الموجات الكهرومغناطيسية. مع وجود أقطاب كهربائية جافة على رأسها ، أغمضت عينيها وهي تدور في حالات تركيز مختلفة. من خلال قياس خصائص تشتت الضوء للسطح الخارق ، وجد الفريق تطابقًا قويًا بين شدة انتباهها وخصائص المواد.

لا تُظهر الدراسة أنه من الممكن تحريك المواد فعليًا بعقلك. لكنه يُظهر أنه من الممكن التحكم عن بعد في مادة بناءً على الفكر وحده. في الوقت الحالي ، تعد التكنولوجيا في الغالب دليلًا رائعًا على الأدلة التي تمهد الطريق لمواد يتحكم فيها العقل لمراقبة الصحة أو أجهزة الاستشعار الذكية. العقبة الرئيسية هي كيفية التعامل مع الضوضاء الكهرومغناطيسية الخارجية ، والتي يمكن أن تحجب إشارات التحكم العصبي.

التواصل من الدماغ إلى الدماغ

التحريك الذهني يفجر ذهني بالفعل. لكن ماذا عن التخاطر؟

استخدمت دراسة منفصلة السطوح الفوقية كهاتف من نوع ما لمساعدة شخصين على إرسال رسائل بسيطة ، كل ذلك دون رفع إصبع.

التواصل المباشر من دماغ إلى دماغ ليس بالأمر الجديد. الدراسات السابقة باستخدام إعدادات غير جراحية ، قام المشاركون بتشغيل 20 سؤالًا باستخدام موجات الدماغ. دراسة أخرى قام ببناء BrainNet لثلاثة متطوعين ، مما سمح لهم بلعب لعبة تشبه لعبة Tetris باستخدام الموجات الدماغية وحدها. اعتمدت القناة الخاصة بهذه العقول على الكابلات والإنترنت. دراسة جديدة سئل عما إذا كانت metasurfaces يمكن أن تفعل الشيء نفسه.

بقيادة الدكتور تاي جون كوي في معهد الفضاء الكهرومغناطيسي بجامعة جنوب شرق الصين ، ربطت الدراسة إشارة موجات دماغية معروفة ، P300، لخصائص السطح الخارق. استخدم إعدادهم ، وهو السطح الكهرومغناطيسي للدماغ والحاسوب (EBCM) ، الموجات الدماغية للتحكم في نوع معين من السطح الخارق المعروف باسم سطح المعلومات، والتي يمكنها ترميز 0 و 1 مثل لوحة الدوائر الإلكترونية.

كان للتجربة متطوعان: جهاز إرسال وجهاز استقبال. تم مراقبة موجات دماغ جهاز الإرسال باستخدام مخطط كهربية الدماغ ، مع التركيز بشكل خاص على إشارة P300. تم فك تشفير الإشارات بعد ذلك إلى رمز ثنائي ، والذي تم استخدامه بعد ذلك للتحكم في خصائص السطح الخفي لجهاز الإرسال. أدت هذه التغييرات إلى تغيير السطح الخفي لجهاز الاستقبال لاسلكيًا ، والذي تم بعد ذلك فك تشفيره وترجمته مرة أخرى إلى معلومات نصية ليقرأها جهاز الاستقبال.

نقل الإعداد بنجاح أربعة تسلسلات نصية: "hello world" و "Hi، Sue" و "Hi، Scut" و "BCI metasurface". قال الفريق إنها عملية بطيئة ، بمتوسط خمس ثوانٍ تقريبًا لكل شخصية ، ولكن يمكن تحسينها ببعض "نماذج التهجئة السريعة".

ما زلنا بعيدين عن التحريك الذهني والتخاطر القائم على التكنولوجيا. لكن هذه القوى العظمى قد لا تكون بعيدة المنال كما كان يعتقد من قبل. في الوقت الحالي ، تتوق الفرق إلى اعتماد إعداداتها لتحسين الصحة.

قال كوي: "قد يفتح عملنا اتجاهًا جديدًا لاستكشاف التكامل العميق بين السطح الخارق ، وذكاء الدماغ البشري ، والذكاء الاصطناعي ، وذلك لبناء أجيال جديدة من أنظمة السطح الخارقة للذكاء الحيوي".

الصورة الائتمان: جيرد التمان / Pixabay

الطابع الزمني: 28 حزيران، 2022