دستگاه املای استیون هاوکینگ و P300

استیون هاوکینگ، یکی از محترم‌ترین دانشمندان دوران ما، از بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفی (ALS) رنج می‌برد. ALS یک بیماری عصبی نوروژنیک است که عمدتاً شامل نورونهای حرکتی است که مسئول حرکت عضلات هستند. ALS یک بیماری پیشرفت‌کننده‌ است، به این معنی که در طول زمان بدتر می‌شود. هیچ درمانی برای آن وجود ندارد. حتی نمی‌توان آن را متوقف، آهسته یا پیشرفت آن را معکوس کرد.

توانایی «برقراری ارتباط» افرادی که مبتلا به ALS یا شرایط مشابهی هستند غیرفعال می‌شود؛ از همین رو نیاز دارند تا از ابزارهای کمکی برای برقراری ارتباط با دنیای بیرون استفاده کنند. این دستگاه‌ها معمولا برخی از داده‌ها را از بدن کاربر جمع آوری کرده، آن را تجزیه و تحلیل می‌کنند و با استفاده از یافته‌های یک نرم افزار خاص، وظایف مورد نظر خود را انجام می‌دهند. پس از جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل اطلاعات این دستگاه‌ها صدا یا متن تولید می‌کنند.

هرچند هاوکینگ می‌توانست دست‌هایش را حرکت دهد و وقتی جوانتر بود، صحبت کند، اما این فرایند به راحتی انجام نمی‌شد. با گذشت زمان، وضعیت او بدتر شد. در نتیجه پروسه‌ی از دست دادن عضلات و کنترل عضلانی داوطلبانه‌ی او بیشتر و بیشتر شد. همانطور که هاوکینگ به تدریج توانایی صحبت کردن یا حتی حرکت دادن دست‌های خود را برای کنترل صندلی چرخدارش از دست داد، نیاز به یک روش جدید برای ارتباط روزانه و همچنین سخنرانی‌های درخشان خود داشت. چرا که این سخنرانی‌ها و ارتباط‌ها باعث خلق مقالات و کتاب‌های بی‌شماری می‌شد. در این زمان بود که فناوری به مدد هاوکینگ آمد. 

از سال ۱۹۹۷ به بعد، اینتل دستگاه املایی هاوکینگ را توسعه داد. کنترل هاوکینگ بر روی کامپیوترش با استفاده از نرم‌افزاری متن‌باز به نام ACAT امکان‌پذیر بود. این نرم افزار نوشته‌ها، اعداد و کلیدهای میانبر را نمایش می‌دهد و یک مکان‌نما همواره برای اشاره به هر یک از این المان‌ها در حال نمایش است. هر وقت که هاوکینگ می‌خواست بر روی گزینه‌ی کلیک کند، با عضله‌ای که زیر چشم او قرار داشت ، تصمیم خود را انقال داده و در نتیجه وظیفه‌ی محول شده توسط دستگاه املایی انجام می‌شد. از طریق این روش، حتی اگر یک روند آهسته و سخت بود، هاوکینگ توانست با جهان خارج ارتباط برقرار کند.

بعدها با کمک نرم‌افزار SwiftKey که نرم‌افزار صفحه کلید تلفن همراه بود، دستگاه هاوکینگ ارتقاء یافت. برنامه‌نویسان هر کتاب و مقاله‌ای را که هاوکینگ تا به حال نوشته بود، اسکن کرده و یک سیستم پیش‌بینی و تکمیل کلمه ایجاد کردند که بسیار مؤثر بود. به طور کلی، اگر هاوکینگ کلمه‌ی «سیاه» را گفته بود، احتمال زیادی وجود داشت که کلمه‌ی دوم او «چاله» باشد و نرم‌افزار در پیش‌بینی آن موفق بود. هاوکینگ یک بار ذکر کرد که به طور متوسط او فقط نیاز به تایپ دو حرف ​​برای تایپ یک کلمه کامل دارد. بعدها، این نرم افزار حتی بیشتر توانست به او کمک کند. این کمک‌ها شامل حرکت در فایل‌ها، مرور وب، پاسخ به نامه‌ها و موارد دیگر نیز می‌شد.

در تصویر بالا پنجره‌ای از مرورگر VimFx را مشاهده می‌کنید. این مرورگر، یک فرمت توسعه‌یافته برای وب‌گردی از طریق Mozilla Firefox است. VimFx به کاربران اجازه می‌دهد تا تنها با استفاده از صفحه کلید به وبگردی بپردازند. این روش لزوما مختص هاوکینگ نیست. اما نمونه‌ی خوبی برای نشان‌دادن این است که چگونه می‌توان بدون دست‌زدن به ماوس به وب‌گردی مشغول شد.

تمام این پیشرفت‌ها بر روی نرم‌افزار و دستگاه، برای هر کسی که از شرایط مشابه بیماری هاوکینگ یا هر نوع بیماری حرکتی که قادر به ارتباط نیستند، رنج می‌برد، قابل دسترسی است.

P300 یک پتانسیل وابسته به رویداد مغزی یا پتانسیل انگیخته (مجموعه‌ای از امواج مغزی قابل ثبت در سطح پوست هستند که همزمان با ارائه یک محرک مجزا بروز می‌کنند)  است که با روند تصمیم‌گیری انسان ارتباط دارد. واکنش فرد به ورودی می تواند با استفاده از این پتانسیل مغز و از طریق استفاده از EEG (موج‌نگاری مغز) تفسیر شود. هنگامی که موضوع از ورودی دریافت می‌شود، آن زمان است که P300 از طریق EEG (موج‌نگاری مغز) به آن موضوع واکنش یا پاسخ را نشان می‌دهد. P300 کوتاه شده‌‌ی «Post 300 Milliseconds» به معنی این است که این پتانسیل‌ها در ۳۰۰ میلی‌ثانیه پس از رویداد افزایش می‌یابند.

از سال ۱۹۸۰، P300 در بسیاری از زمینه‌ها برای بسیاری از سناریوها مورد استفاده قرار گرفته است. یک مثال می‌تواند دستگاه آشکارساز دروغ یا همان دروغ‌سنج باشد. P300 برای تست‌های جرم‌شناسی شناخته شده است. بزرگ‌ترین کاربرد برای P300، پتانسیل آن برای ارتباط بین مغز و رایانه است. در حال حاضر تحقیقات متعدد در مورد استفاده از P300 برای املاء و هجی کردن نوشته‌ها ادامه دارد تا بتوان بدون اینکه حتی یک عضله را حرکت داد به تایپ کردن کلمات و جملات پرداخت. این امکان وجود دارد که از طریق این روش و ترکیب با فنا‌وری‌های امروز نوشته‌ها را تایپ کنید.

هاوکینگ به دنبال عضله‌ای بود که می‌خواست اقدامات خود را ثبت کند، اما با P300 او حتی به عضله نیز نیاز نداشت.

در این ویدئو، از فرد خواسته می‌شود تا روی حروفی که در نظر دارد، تمرکز کند. با توجه به ترتیب چینش عمودی و افقی حروف بصورت ماتریسی، هر لحظه یک سطر یا ستون با تغییر رنگ فلش می‌زنند. در صورتی که حرف مورد نظر کاربر در حروفی باشد که فلش زده، سیستم واکنش مغز کاربر را دریافت کرده و از این‌رو حرف توسط نرم‌افزار P300 تشخیص داده شده و در خروجی چاپ می‌شود.

این دستگاه‌ها می‌توانند افرادی را که به علت شرایط پزشکی خود دچار مشکل صحبت‌کردن و نوشتن باشند، نجات دهند و برای ارتباط به آنها کمک کنند.

چون هاوکینگ به استفاده از دستگاه خود متکی بود، از به‌کارگیری این تکنولوژی جدید خودداری کرد. از بدشانسی او این تکنولوژی در مراحل ابتدایی خود بود وقتی که هاوکینگ هنوز جوان بود.

من همواره به دنبال تکنولوژی‌های جدید کمک‌رسانی هستم، بطوریکه مواردی نظیر ردیابی چشم و رابط‌های کنترل مغز برای برقراری ارتباط با کامپیوتر را تجربه کرده‌ام. اگر چه این دستگاه‌ها برای دیگران به خوبی کار می‌کنند، اما من برای جلوگیری از خستگی بیشتر ترجیح می‌دهم از سیستم قدیمی خود که سنسوری تعبیه شده در گونه‌ام است، استفاده کنم.

به جرأت می‌توان گفت که این نوع فناوری به کمک بخش بزرگی از زندگی مردم در شرایط مشابه آمده است. البته نه فقط برای تایپ یا گشت‌وگذار در وب بلکه افراد می‌توانند از چنین فناوری‌هایی برای به‌کارگیری سایر اپلیکیشن‌ها و نرم‌افزار‌ها استفاده کنند.