मेंदू-तंत्रज्ञानाची सांधेजोड

मागील लेखापासून आपण ‘उदयोन्मुख तंत्रज्ञान (इमर्जिग टेक्नॉलॉजिस्)’बद्दल जाणून घेण्यास सुरुवात केली आहे. त्यासंदर्भातील पुढील चार लेखांसाठी त्यातले प्रमुख दहा विषय निवडले आहेत, त्यापैकी काहींबद्दल आजच्या लेखात जाणून घेऊ या..

(१) ब्रेन-कॉम्प्युटर इंटरफेस (बीसीआय) :

ब्रेन-कॉम्प्युटर इंटरफेस (बीसीआय) ही एक संगणकआधारित प्रणाली आहे, जी मेंदूतील (संपूर्ण चेतासंस्था) संदेश (ब्रेन सिग्नल) मिळवते, त्यांचे विश्लेषण करते आणि इच्छित कार्य करण्यासाठी आऊटपुट डिव्हाइसवर जोडल्या जाणाऱ्या कमांडमध्ये त्यांचे भाषांतर करते. तत्त्वानुसार, कोणत्याही प्रकारचे ‘ब्रेन सिग्नल’ बीसीआय यंत्रणा नियंत्रित करण्यासाठी वापरले जाऊ  शकतात. पण मग बीसीआय म्हणजे नक्की काय?

– १९८० साली प्रदर्शित झालेला ‘कर्ज’ सिनेमा असो किंवा हॉलीवूडचा ‘द मॅट्रिक्स’ हा सिनेमा असो; डोक्यात काही तारा खुपसून नायक एकदम पूर्वजन्मीच्या किंवा समांतर विश्वातील घडामोडी आठवायला लागला, अशी गंमत आपण बघितली असलेच. परंतु प्रत्यक्षात असले बीसीआय नामक तंत्रज्ञान अजून बाळसे धरते आहे, तेही काही विशिष्ट वैद्यकीय उपयोगांसाठीच.

– बीसीआय म्हणजे मेंदू आणि उपकरण यांच्यातील दुहेरी संपर्क जोडणी, ज्याने दोन गोष्टी साध्य करता येतात. एक म्हणजे, शरीराच्या बाहेरून एखाद्या उपकरणाद्वारे प्रेरणा देऊन, त्यामुळे मेंदूतील विद्युत हालचाली, संदेश मोजून तिथे काय घडतेय याचा अंदाज घेणे. दुसरे म्हणजे, त्याउलट मेंदू एखादी सूचना देतोय, ती बाह्य उपकरणाद्वारे विद्युत संदेशाच्या माध्यमात मोजून त्याने पुन्हा एका बाह्य उपकरणाला नियंत्रित करणे.

– बीसीआय एखाद्या व्यक्तीला पारंपरिक न्युरोमस्क्युलर (मेंदू ते शारीरिक अवयव) मार्ग न वापरता बाह्य जगाशी परस्पर संवाद साधण्याची किंवा नियंत्रित करण्याची शक्यता बहाल करते. म्हणजेच संदेश आणि नियंत्रण आदेश स्नायूंच्या आकुंचनाद्वारे नव्हे, तर स्वत: मेंदूद्वारे संदेशरूपात वितरित केले जातात!

– १८७५ मध्ये ब्रिटिश शास्त्रज्ञ रिचर्ड कॅटनला प्राण्यांच्या मेंदूत विद्युत संदेश आढळले आणि तोच शोध बीसीआयचे प्रेरणास्थान आहे. ब्रेन-कॉम्प्युटर इंटरफेस तंत्रज्ञानाचा पहिला सामान्य वापर म्हणून ‘ईईजी न्युरोफिडबॅक’ कित्येक दशकांपासून वापरात आहे. इलेक्ट्रोएन्सेफॅलोग्राम (ईईजी) ही मेंदूच्या विद्युत क्रियांशी संबंधित समस्या शोधण्यासाठी वापरली जाणारी एक चाचणी आहे, ज्यात माणसाचे ब्रेन वेव्ह पॅटर्न नोंदले जातात. पातळ तारा (इलेक्ट्रोड्स) आणि लहान मेटल डिस्क्स टाळूवर ठेवल्या जातात आणि नंतर संगणकावर नोंदी सुरू होतात.

– बीसीआय उपकरणांत इन्ट्रसिव्ह आणि नॉन-इन्ट्रसिव्ह असे दोन मुख्य प्रकार आहेत. इन्ट्रसिव्ह म्हणजे शरीराच्या आत काही प्रमाणात घुसवलेले संवेदक आणि त्याउलट नॉन-इन्ट्रसिव्ह, हेल्मेटसारखे फक्त वरून नोंदी घेणारे. दोघांचे उपयोग अर्थातच वेगवेगळे आणि अचूकताही वेगळी.

बीसीआयचे उपयोग आणि प्रमुख फायदे –

(अ) बीसीआयचा सर्वात प्रमुख वापर वैद्यकीय शाखेत होतो आहे. अर्धागवायू, स्ट्रोक, अपघातात मणक्याला इजा, जन्मापासून दिव्यांग मुले अशांना बीसीआय तंत्रज्ञान आशेचा किरण ठरते आहे. अशा लोकांचे दुर्दैवाने शरीरावर नियंत्रण नसते, पण मेंदूतील कार्ये मात्र बरेचदा सुरळीत सुरू असतात. बीसीआय संवेदके इन्ट्रसिव्ह आणि नॉन-इन्ट्रसिव्ह पद्धतीने त्यांच्या मेंदूला जोडून, त्यातून मिळालेल्या संदेशांचे बीसीआय संगणक प्रणाली वापरून विश्लेषण केले जाते. त्यापुढे बीसीआय प्रणाली जोडलेल्या उपकरणांना संदेश देऊन विविध कार्ये करून घेते, जसे इलेक्ट्रॉनिक पडद्यावर रुग्णाच्या मेंदूत उमटेलेले विचार शब्दरूपात मांडणे किंवा शरीराला बसवलेल्या यांत्रिक अवयवांचे (कृत्रिम हात, पाय) नियंत्रण करणे किंवा व्हील-चेअर चालवणे.

(ब) भविष्यात हे तंत्रज्ञान गुन्हे तपासातही वापरात येऊ  शकेल. सध्याचे लाय-डिटेक्टर आणि पॉलीग्राफ चाचण्या ठोके, नाडी, रक्तदाब, घाम अशा गोष्टींमधील चढ-उतार मोजून संशयिताला प्रश्न विचारतात. बीसीआय तंत्रज्ञान अजून तरी इथे वापरले जात नाहीये.

(क) पुढे जाऊन ‘मॅन + मशीन’ दुनियेत यंत्र / यंत्रमानव नियंत्रण करण्यासाठी बीसीआय उपकरण वापरता येऊ  शकेल. थोडक्यात, आपण आता जसे संगणक किंवा मोबाइल पडदा (दृष्टी), माऊस व की-बोर्ड (स्पर्श), व्हॉइस-कमांड (ध्वनी) वापरून यंत्राचे नियंत्रण करतो; त्याची पुढील पायरी म्हणजे बीसीआय नामक डोक्यावर बसवलेले उपकरण! हे आपल्या मेंदूतील विचार / संदेश / सूचना थेट यंत्र / यंत्रमानवापर्यंत पोहोचवतील.

(ड) अलीकडेच अमेरिकेतील एमआयटीच्या मीडिया लॅबमध्ये पाहिलेले उदाहरण.. त्यांनी बीसीआय तत्त्व वापरून ‘ऑल्टर-इगो’ नावाचे उपकरण बनवले आहे. त्यांचे खास संवेदक गळ्याखालच्या (न बोलता) हालचालींचे विश्लेषण करते आणि त्यांचे आऊटपुट संगणक प्रणाली वापरून चक्क मानवी भाषेत रूपांतर करते. बघणाऱ्याला दृश्य दिसते की, ‘ऑल्टर-इगो’ नामक उपकरण एकाच्या चेहऱ्याला जोडलेय. त्याला जे प्रश्न विचारले जातायेत, त्यांची उत्तरे तो एकही शब्द न उच्चारता, मनातल्या मनात देतो आणि ती आपल्याला संगणकाच्या पडद्यावर दिसतात. (कसे, ते पाहण्यासाठी : https://www.youtube.com/watch?v=RuUSc53Xpeg)

(इ) तसेच तेथील काही संशोधकांनी बीसीआय तंत्रज्ञान वापरून मनुष्यातील ‘सहानुभूती’ या गुणातील चढ-उतार, विविध प्रसंगांना सामोरे गेल्यावर व्यक्ती सहानुभूतीचे प्रदर्शन करतेय की नाही, याचे मूल्यमापन करणारे संवेदक बनवले आहेत.

(२) क्वान्टम कॉम्प्युटिंग (पुंज संगणन) :

– हा अत्यंत क्लिष्ट विषय असून, यातील मूलभूत तत्त्व भौतिकशास्त्राच्या सामान्य नियमांच्या पलीकडे निसर्गात असलेली अनिश्चितता आणि स्थितीतील तरलता हे आहे.

– पारंपरिक संगणकीय माहिती ‘बायनरी कोड’ म्हणजे माहितीचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी शून्य किंवा एक बिट वापरतात;  म्हणजेच अनिश्चितता व तरलताशून्य. परंतु निसर्ग, मूलभूत अणू-रेणू असे वागत नाहीत हे आपल्याला माहिती असेलच!

– म्हणून क्वान्टम कॉम्प्युटिंग माहितीचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी ‘क्युबिट्स’ म्हणजे शून्य, एक आणि त्या शून्य-एकमधील कुठलीही परिस्थिती (ज्याला सुपरपोझिशन म्हणतात) अशा तीन गोष्टी वापरते.

– क्वान्टम संगणन अशा समस्यांचे निराकरण करेल, ज्यामुळे सामान्य संगणक अक्षरश: बालवाडीतील वाटतील. क्वान्टम सुपरपोझिशन आणि ‘एण्टँगलमेंट’ नावाच्या क्वान्टम मेकॅनिक्सच्या वैशिष्टय़ांचा उपयोग करून ते हे कार्य करतील.

– १०० क्युबिट्सवर सिंगल क्वान्टम संगणक सैद्धांतिकदृष्टय़ा आपल्या सध्याच्या जगातील सर्व परम संगणक एकत्र जोडून बनवलेल्या संगणकापेक्षा अधिक शक्तिशाली असेल!

क्वान्टम कॉम्प्युटिंगचे उपयोग आणि प्रमुख फायदे –

(अ) सध्याचे परम संगणक वापरून काही अब्ज वर्षे लागतील अशी निसर्गाची, विश्वाची कोडी सोडवण्यासाठी क्वान्टम कॉम्प्युटिंग अत्यंत उपयुक्त ठरेल.

(ब) औषधांचे रेण्वीय विश्लेषण करण्यासाठी पारंपरिक संगणक वापरून प्रचंड वेळ लागतो आहे. क्वान्टम कॉम्प्युटिंगमुळे तो काही सेकंदांवर येईल.

(क) तसेच सायबर सुरक्षा क्षेत्रातही याचा उपयोग होऊ शकतो. माहिती सुरक्षितपणे पाठवण्यासाठी क्वान्टम सुपरपोझिशन आणि एण्टँगलमेंट वापरून बनवलेली ‘एन्क्रिप्शन की’ अभेद्य ठरू शकेल.

(ड) भौतिकशास्त्राच्या सामान्य नियमांच्या पलीकडे निसर्गातील अणू-रेणूंत असलेली तरलता वापरून भविष्यात ‘क्वान्टम इंटरनेट’ उदयास येईल, ज्याच्यात तारा, केबल, वायफाय यांच्याविना नैसर्गिक अणू-रेणूंचे माध्यम वापरून माहितीचे दळणवळण होईल.

लेखक टाटा कन्सल्टन्सी सव्‍‌र्हिसेसमध्ये साहाय्यक उपाध्यक्ष आणि सध्या अ‍ॅनालिटिक्स आणि इनसाइट्सच्या यूएसए सेंटरचे प्रमुख म्हणून कार्यरत आहेत.

hrishikesh.sherlekar@gmail.com