خب بذار خیلی خودمونی برات توضیح بدم؛ EEG یا همون الکتروانسفالوگرافی (این دستگاه‌هایی که یه‌سری الکترود می‌چسبونن به سرت و سیگنال مغزتو می‌گیرن) یکی از پرکاربردترین روش‌ها برای بررسی فعالیت مغز آدماست. همه فکر می‌کنن خب چون اینقدر اپلیکیشنش زیاده، لابد یه عالمه اطلاعات باحال از مغزمون می‌تونه بگیره. ولی واقعیتش اینه که ظرفیت واقعی اطلاعاتی که میشه از EEG بیرون کشید، اونقدرا هم که فکر می‌کنید بالا نیست!
تو این تحقیق اومدن با ترکیب دو تا روش باحال—هم اطلاعات از دید تئوریکی (یعنی استفاده از Information theory یا نظریه اطلاعات، که یه شاخه ریاضی برای اندازه‌گیری داده و اطلاعاته) و هم مدل‌سازی مصنوعی (یعنی ساختن مدل‌های شبیه‌سازی‌شده از مغز)—سعی کردن دقیقاً بفهمن حجم اطلاعاتی که EEG واقعاً می‌تونه از مغز آدم بگیره چقدره.
حالا چجوری این کارو کردن؟ اومدن سراغ یه چیز به اسم Gaussian-channel theory. اینم اگه بخوای بدونی چیه، یه مدل ریاضی برای کانال‌های اطلاعاتیه که نویز (یا همون پارازیت) داره و تو انتقال داده‌ها ما باهاش همیشه طرفیم. کلی هم شبیه‌سازی کامپیوتری انجام دادن تا داده‌ها رو دقیق‌تر دربیارن. جالب اینجاست که فهمیدن هر نمونه (sample) سیگنال EEG فقط چند ده بیت اطلاعات درباره فعالیت اصلی و بنیادی مغز بهمون میگه! یعنی عملاً اونقدرها هم که فکر می‌کردیم راز بزرگی از افکار یا حالات ذهنی سری مغز رو لو نمی‌ده.
یه مسأله دیگه که بررسی کردن اینه که رابطه تعداد اون الکترودهایی که به سر وصل می‌کنی با میزان اطلاعاتی که می‌گیری چیه. نتیجه‌شون این بود که اگه بین ۶۴ تا ۱۲۸ تا الکترود داشته باشی، عملاً ظرفیت اطلاعاتی EEGاشباع میشه و دیگه با زیاد کردن تعداد الکترودها (به طور منطقی) حجم قابل توجهی اطلاعات اضافه گیرت نمیاد. تازه این رشد هم به صورت لگاریتمی با نسبت سیگنال به نویز (Signal-to-noise ratio یا همون SNR، که یعنی نسبت قسمت مفید سیگنال به نویز مزاحم) جلو میره. یعنی وقتی SNR رو دو برابر کنی، ظرفیت اطلاعات به قدری که اولش افزایش داشت، بیشتر نمیشه.
یه نکته جالب دیگه این بود که حتی با بهترین دیکدرهای خطی (linear decoders — یعنی الگوریتم‌هایی که سعی می‌کنن اطلاعات سیگنال EEG رو بازسازی کنن) تقریباً بیشتر چیزهایی که میشه به شکل خطی از داده‌ها درآورد رو استخراج می‌کنن. اما حجم اطلاعاتی که این دیکدرها بهش دست پیدا می‌کنن، با ظرفیت نظری کانال اطلاعاتی که محاسبه کردن خیلی فاصله داره. این یعنی مشکل اصلی محدودیت تکنولوژی اندازه‌گیری ماهیته، نه اینکه الگوریتمامون ضعیف هستن! یعنی حتی اگه خفن‌ترین الگوریتم دنیا رو بزنی، باز با همین اندازه‌گیری‌ها نمی‌تونی همه رازهای مغزو بیرون بکشی.
در واقع، خلاصه حرف این تحقیق اینه که یه سقف ذاتی برای اطلاعاتی که میشه از حالت مغز یا افکار آدم با EEG برداشت وجود داره. یعنی اگه دنبال اینی که روزی فقط با نگاه کردن به EEG بفهمی دقیقاً طرف داره به چی فکر می‌کنه یا چه حالی داره، باید بدونی فعلاً با قوانین فیزیک سر و کار داریم و نه صرفاً با هوش مصنوعی و الگوریتم بیشتر! پس هنوزم رازهای مغزمون کاملاً تو دسترس این دستگاهای چسبونده به سر نیست…
منبع: +
