يبحث العلماء في الحوسبة الحيوية الهجينة عن عناصر حسابية حية قادرة على معالجة المعلومات باستهلاك طاقة منخفض وتكيف ذاتي يشبه الدماغ البشري، وتبرز العضيات العصبية المزروعة مخبريًا من خلايا بشرية مرشحًا واعدًا لهذا الدور، غير أن توظيفها حوسبيًا يصطدم بسؤال الترميز، أي كيفية تحويل بيانات الحساسات الخارجية إلى أنماط تحفيز كهربائي تفهمها الشبكات العصبية الحية وتستجيب لها بما يشبه الإدراك، وهو سؤال تأسيسي لبناء معماريات حوسبة حيوية قابلة للتوسع والتطبيق الواقعي
وتفتح هذه الجهود أفقًا جديدًا لتقنيات مساعدة المكفوفين، إذ قد تقود ترميزات لمسية فعالة إلى أنظمة قراءة لمسية ذكية تترجم الحروف الملموسة إلى إشارات عصبية قابلة للمعالجة، وتفيد الباحثين العرب في هندسة الأعصاب والذكاء الاصطناعي رصد هذا التقاطع الصاعد بين علم الأعصاب الحيوي والروبوتات الحساسة للمس، بما يلهم دراسات محلية حول الحواسيب الحية ومعالجة الإشارات اللمسية، ويعزز حضور البحث العربي في ميدان تتسابق فيه المختبرات العالمية على إثبات الجدوى الحوسبية للأنسجة العصبية الحية وقياس موثوقيتها وقابليتها للقياس المتكرر
أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها
هدفت هذه الدراسة إلى اقتراح استراتيجية ترميز قابلة للنقل تربط بيانات الحساسات اللمسية بأنماط التحفيز الكهربائي، بما يمكن العضيات العصبية من أداء مهمة تصنيف لمسي اصطناعي لحروف برايل في حلقة مفتوحة، واستخدم الباحثون عضيات من الدماغ الأمامي البشري مزروعة على مصفوفة أقطاب كهربائية دقيقة منخفضة الكثافة حُفزت تحفيزًا منهجيًا لتوصيف العلاقة بين معالم التحفيز الكهربائي المتمثلة في عدد النبضات وسعة الطور ومدة الطور وتأخير الإطلاق من جهة واستجابات العضيات المقاسة بالنشاط الشوكي والإزاحة المكانية لمركز النشاط من جهة أخرى، وطُبق النظام على مدخلات لمسية قائمة على الأحداث سجلها حساس لمسي مخصص، لاختبار قدرة العضية الواحدة وتجميعات العضيات المتعددة على تصنيف حروف برايل والتعامل مع الضجيج المصطنع بأنواعه
ثانيًا: أبرز النتائج
1، حقق النظام دقة متوسطة في تصنيف حروف برايل بلغت 61 في المئة باستخدام عضية عصبية واحدة، بما يثبت مبدئيًا قدرة النسيج العصبي الحي المزروع على فك ترميز إشارات لمسية مرمزة كهربائيًا والتمييز بين أنماط حروف مختلفة دون تدريب حوسبي تقليدي مسبق على المهمة ذاتها
2، ارتفعت الدقة إلى 83 في المئة حين جُمعت استجابات تجميعة مكونة من ثلاث عضيات، بما يدل على أن التجميع بين وحدات عصبية حية متعددة يعزز الأداء التصنيفي تعزيزًا جوهريًا، وأظهر التكوين متعدد العضيات متانة معززة تجاه أنواع متعددة من الضجيج المدخل اصطناعيًا مقارنة بالعضية المفردة، وهو ما يشبه مبدأ التصويت التجميعي في التعلم الآلي
3، قدم توصيف علاقة معالم التحفيز الكهربائي باستجابات العضيات أساسًا منهجيًا لضبط الترميز اللمسي مستقبلًا، إذ يتيح معرفة أثر عدد النبضات وسعة الطور ومدته وتأخير الإطلاق في النشاط الشوكي ومركز النشاط لتصميم أنماط تحفيز أدق وأكثر تمييزًا بين الحروف اللمسية
ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها
تظهر هذه النتائج إمكانات العضيات العصبية بوصفها عناصر حوسبة حيوية هجينة منخفضة الطاقة وقابلة للتكيف، وتقدم إطار ترميز تأسيسيًا يمكن البناء عليه في معماريات الحوسبة الحيوية الهجينة القابلة للتوسع مستقبلًا، ويمكن للباحثين العرب في الهندسة الطبية الحيوية والذكاء الاصطناعي الإفادة من منصة الدراسة في تطوير نماذج أولية لمعالجات حية حساسة للمس، وفي دراسة أخلاقيات استخدام الأنسجة العصبية البشرية حوسبيًا وضوابطها، كما تفتح النتائج مسارًا بحثيًا نحو واجهات لمسية ذكية قد تخدم المكفوفين مستقبلًا إذا نضجت تقنيات ربط الحساسات بالأنسجة العصبية الحية وازدادت موثوقيتها ودقتها عبر تجارب أوسع، وتظل تحديات الاستقرار الحيوي للعضيات وتوحيد ظروف زراعتها وقياس استجاباتها عبر المختبرات عقبات تقنية تستدعي تعاونًا وثيقًا بين مختبرات علم الأعصاب وهندسة الحساسات قبل أي حديث عن تطبيقات تجارية قريبة
وخلاصة القول إن هذه الدراسة تخطو خطوة تأسيسية نحو حوسبة حية تتعرف إلى اللمس، وإن تجميع عضيات متعددة وترميزًا لمسيًا مضبوط المعالم قد يجعلان من الأنسجة العصبية المزروعة عنصرًا حسابيًا واعدًا في تقنيات المستقبل المساعدة والروبوتية
