تطوير نظام إدراكي يمكِّن الروبوت من التفاعل مع البشر

دراسة جديدة لباحث مصري تهدف إلى خلق علاقة اجتماعية فعالة بين الإنسان والروبوتات

د. أمير علي يدرس الروبوت
د. أمير علي يدرس الروبوت
TT

تطوير نظام إدراكي يمكِّن الروبوت من التفاعل مع البشر

د. أمير علي يدرس الروبوت
د. أمير علي يدرس الروبوت

كيف يمكن للروبوت فهم مشاعر وشخصية ونوايا الإنسان وتوليد سلوك متلائم معه، كما يحدث بين البشر وبعضهم؟ كانت هذه المعضلة العلمية الشغل الشاغل للباحث المصري أمير علي، الذي حصل أخيرا على درجة الدكتوراه مع مرتبة الشرف العليا وتقدير لجنة التحكيم من المدرسة القومية العليا للعلوم المتقدمة بباريس. والذي قدمت دراسته نتائج هامة حول تطوير «الإنسان الروبوتي» المحاكي للبشر.

* تفاعل المشاعر
تتعمق الدراسة في تفاعل الإنسان والروبوت وليس تفاعل الإنسان والكومبيوتر، ويؤكد د. علي لـ«الشرق الأوسط» أن «تفاعل البشر مع الروبوت يحتوي على درجة من التعقيد مختلفة عن الكومبيوتر، حيث إن تمثيل السلوك الحركي المتولد على جسم الروبوت (أي باستخدام الذراعين والأرجل والوجه) ينطوي على صعوبات ميكانيكية كبيرة لجعله قابلا للتصديق من قبل الإنسان». ويشير إلى أن العلوم الإدراكية بفروعها المختلفة تعمل على تيسير هذا التفاعل الإنساني الروبوتي، وهي تشمل: علم تفاعل الإنسان مع الروبوت أو الكومبيوتر، وعلم الخلايا العصبية، وعلم النفس، وعلم اللغة، بالإضافة إلى علم النفس اللغوي، الذي يجمع بين علوم النفس واللغة، مثلا، وكما هو متعارف عليه، فإن الإنسان الانطوائي يختلف عن الإنسان الاجتماعي سلوكيا، وهو ما يشمل خصائص السلوك اللغوي (فالانطوائي لا يتحدث أو يتحرك كثيرا) فيعمل علم النفس اللغوي على قياس هذا الفرق، ما يجعل الروبوت قادرا على فهم إذا ما كان الإنسان انطوائيا أو اجتماعيا عن طريق تحليل كلامه، ومن ثم التصرف حركيا ولفظيا، ما يؤدي إلى زيادة درجة الألفة والقبول الاجتماعي بينهما.
توصل الباحث المصري في دراسته إلى عدة نتائج يراها «تشكل خطوة بسيطة على طريق بحثي طويل يهدف لصنع الروبوت الآلي ذي الخصائص الإدراكية والشكلية البشرية والتي ستمكنه من استبدال الإنسان بشكل واسع في مجالات عدة مستقبلا».

* تعلُّم العواطف البشرية
وتتركز نتائج الدراسة في إمكانية قياس أبعاد الشخصية الخمسة من السلوك اللفظي للإنسان، وهي: (الأولى، الانفتاح - الفضول - التحفظ، ثم التنظيم - عدم الاهتمام، ثم الاجتماعية - الانطوائية، ثم الودية - التعاونية، وأخيرا العصبية - الثقة)، وتخليق سلوك مركب جسدي لفظي متزامن وملائم لشخصية الإنسان المتفاعل وسياق التفاعل.
كما توصلت الدراسة إلى «إمكانية بناء نظام لتعلم وتحديد العواطف البشرية بشكل يحاكي البشر، وذلك لتوليد سلوك حركي عام للروبوت معتمدا على الخصائص الصوتية للإنسان ما يساعد الروبوت على تحديد حالة العاطفة المرصودة، سواء كانت معروفة لديه من قبل ما يسهل توليد سلوك (لفظي - حركي - وجهي) ملائم بناء على ذاكرة التفاعل الخاصة بالمواقف السابقة، أو جديدة بحيث يكون محتواها العاطفي غير واضح في بداية الأمر، وهو ما يتطلب من الروبوت إصدار رد فعل متعادل (بلا عاطفة) لكي يتجنب إصدار رد فعل غير متوافق مع سياق التفاعل، إلى أن يستطيع نظامه الإدراكي فهم محتوى العاطفة الجديدة، ثم تخليق سلوك مركب ملائم. إذ تتسع الخبرات التعليمية المستمرة للروبوت من المواقف التفاعلية للبشر المحيطين».
وأكدت الدراسة «إمكانية بناء نظام عام يدمج بين نظام يمنح سلوك الروبوت اللفظي المتولد حسا عاطفيا، مع نظام لتخليق تعبيرات وجه عاطفية تلائم سياق التفاعل، مع نظام آخر لتوليد سلوك جسدي للروبوت؛ بغرض رصد التأثيرات المتبادلة بين هذه الأنظمة على المصداقية العامة للسلوك المتولد بالإضافة للتأثير الإيجابي على التفاعل بشكل عام».
وحول إمكانية أن يحل الروبوت محل الإنسان في كل شيء، يقول د. علي: «ما زال الطريق طويلا ومعقدا ويحتاج لعقود من البحث المتواصل المشترك بين فروع العلوم الإدراكية، ولكن يبقى الهدف دائما، جعل الروبوت قادرا على الإدراك والتفاعل مثل البشر على نطاق عام، كما هو الحال الآن. ولكي نصل إلى تلك المرحلة نحتاج لمزيد من التطور في علوم الخلايا العصبية الصناعية لكي تصبح قادرة على محاكاة التكوين العصبي العقلي البشري الذي يستطيع معالجة المعلومات الحسية بسرعات وكميات خرافية، إذ يحتوي على ما يقرب من مائة مليار خلية عصبية». إن تطوير آليات تفاعل الروبوت اللفظية والجسدية مع الإنسان، وهو ما يتعلق بأبحاثي، يشكل الخطوة المباشرة نحو علاقة اجتماعية فعالة بينهم.
ويلفت الباحث المصري إلى أنه «إذا كنا نتحدث عن إحلال الروبوت محل الإنسان؛ يجب التفكير في الصورة الشكلية التي سيكون عليها الروبوت، هل هي الصورة النمطية للروبوت المصنوع من مواد معدنية أو بلاستيكية؟ أم الصورة غير النمطية للروبوت والتي يأخذ فيها شكلا بشريا خالصا؟» ويضيف «لكل منهم هدف صنع من أجله، فالنوع النمطي الأكثر شيوعا والأرخص نسبيا، يستخدم في أبحاث تفاعل الإنسان والروبوت بشكل عام في العالم أجمع، وهو يختلف من حيث إمكانياته الفنية وأحجامه وكلفته. أما النوع الآخر (جيمينويد Geminoid) وهو باهظ التكلفة ويتطابق شكلا مع الإنسان وصنع بهدف خلق هوية روبوتية للإنسان تماما مثل بطاقة الهوية الشخصية».

* الروبوت - الإنسان
ويوضح د. علي أن «ما يراه أو يسمعه هذا الروبوت يراه ويسمعه الإنسان الذي يمثله الروبوت في نفس الوقت عبر أي مسافات بوسائل الاتصال الحديثة، وعند توليد الإنسان لسلوك لفظي، تنتقل إحداثيات حركة الفك والشفتين مع المحتوى الكلامي للإنسان للروبوت بشكل فوري (نفس الشيء يحدث مع أي سلوك حركي يولده الإنسان)، فيبدو الروبوت كبديل حقيقي للإنسان. بالتالي يمكن تصور إمكانية أن يرسل الإنسان مستقبلا هذا الروبوت بديلا عنه في مهمات في دول بعيدة في حين أنه لم يغادر منزله مطلقا! ويمكن إذن تخيل تطور هذا الجيل من الروبوتات، حين يتم تصنيعها ليس بغرض استنساخ الإنسان وإنما بغرض خلق (إنسان روبوتي) جديد مع إضافة كل آليات الإدراك والتفاعل قيد التطوير بحيث يكون قادرا على التفاعل بشكل مستقل عن الإنسان».
وحول زرع شرائح إلكترونية في جسد الإنسان، قال: «أعتقد أن البشر يعبرون تدريجيا الحد الفاصل بين البشرية والآلية الروبوتية، فبرغم أن زرع الشريحة قد يحد من نسبة الجرائم، ويساعد الأطباء في إنقاذ المرضى بإلقاء نظرة على تاريخه المرضي المسجل على الشريحة المزروعة، فإن هناك حاجزا نفسيا عند أي إنسان للقبول بهذا الزرع. ولا أتوقع أن تجبر السلطات في دولة ما مواطنيها على زرع الشرائح».
نالت أبحاث د. علي في مجال تطوير الروبوت تقديرا على المستوى العالم، ففي عام 2014. أشارت إليه موسوعة Who's Who وموسوعة «2000 من المثقفين البارزين في القرن 21» 2000 Outstanding Intellectuals of the 21st Century التابعة لجامعة كمبردج، باعتباره أحد شباب الباحثين الواعدين على مستوى العالم في مجال أبحاث الإنسان الآلي التفاعلي. وعن طموحاته المستقبلية، قال «أتمنى دائما أن أصل لمدى بحثي أعمق وأن أجعل الروبوت جزءا من حياة العامة خصوصا في المجتمعات الفقيرة».



التنشيط الزائد للجهاز المناعي الفطري قد يسبب السرطان

رسم تصويري للإنترفيرون الذي يفرزه نظام المناعة لمحاربة الفيروسات الدخيلة
رسم تصويري للإنترفيرون الذي يفرزه نظام المناعة لمحاربة الفيروسات الدخيلة
TT

التنشيط الزائد للجهاز المناعي الفطري قد يسبب السرطان

رسم تصويري للإنترفيرون الذي يفرزه نظام المناعة لمحاربة الفيروسات الدخيلة
رسم تصويري للإنترفيرون الذي يفرزه نظام المناعة لمحاربة الفيروسات الدخيلة

تؤكد دراسة أميركية جديدة على الدور المزدوج الذي يلعبه الجهاز المناعي الفطري (الطبيعي)، ليس فقط بوصفه حارساً ضد مسببات الأمراض، ولكن أيضاً، من جهة أخرى، بوصفه مساهماً محتملاً في الإصابة بالسرطان عندما يُنشَّط باستمرار بسبب عدم الاستقرار الجيني.

وتلعب الإشارات المناعية عادة دوراً رئيسياً في الحفاظ على استقرار الجينوم خلال تضاعف «الحمض النووي (دي إن إيه - DNA)».

وجاءت نتائج الدراسة لتضيف رؤى حيوية لفهمنا البيولوجيا البشرية الأساسية، كما أنها قد تلقي أيضاً ضوءاً جديداً على بدايات نشوء الورم الخبيث، وتقدم فرصاً محتملة لعلاجات جديدة.

لقد طورت الكائنات الحية مسارات معقدة لاستشعار الحمض النووي التالف وإرسال الإشارات إليه وإصلاحه. وهناك جوانب جديدة حول دور الجهاز المناعي الفطري في الاستجابة للتعامل مع هذا الضرر، سواء في سياق الإصابة بالسرطان، وفي تعزيز صحة الإنسان بشكل عام.

تنشيط الجهاز المناعي... والسرطان

تكشف الدراسة الجديدة، التي قادها المؤلف الأول الدكتور هيكسياو وانغ، من «برنامج البيولوجيا الجزيئية» في «مركز ميموريال سلون كيترينغ للسرطان» الأميركي في نيويورك، ونُشرت في مجلة «Genes & Development» يوم 25 أكتوبر (تشرين الأول) 2024، عن وجود صلة بين الإشارات المناعية الفطرية وتطور الورم في أنسجة الثدي.

وتشير البيانات البحثية إلى أنه عندما ينشأ عدم الاستقرار في الجينوم، فإن التنشيط المزمن للجهاز المناعي الفطري يمكن أن يزيد بشكل كبير من احتمالات الإصابة بالسرطان.

وركزت الدراسة على مركب بروتيني معقد يسمى «مركب بروتين إصلاح كسور الحمض النووي (دي إن إيه) مزدوج السلسلة (Double-strand break repair protein Mre11)»، وهو إنزيم يرمَّز في البشر بواسطة الجين «MRE11» الذي يلعب دوراً محورياً في الحفاظ على استقرار الجينوم من خلال استشعار وإصلاح «كسور الحمض النووي مزدوج السلسلة».

طفرة بروتينية وتطور الورم

ولدراسة كيف يمكن أن تؤدي المشكلات المتعلقة بهذا البروتين إلى الإصابة بالسرطان، تلاعب الفريق بنسخ من البروتين في «عضويات الأنسجة الثديية (وهي أعضاء نموذجية مصغرة مزروعة في المختبر)»، وقد زُرعت في فئران المختبر.

* تطور الورم: عندما نُشّطت الجينات السرطانية، طورت الفئران التي تحتوي عضويات تحمل «مركب بروتين إصلاح» متحولة مختبرياً، أوراماً بمعدل أعلى بكثير (نحو 40 في المائه) مقارنة بنحو 5 في المائة فقط لدى الفئران الطبيعية. ويؤكد هذا الاختلاف الصارخ على دور «مركب بروتين الإصلاح» في الحفاظ على الاستقرار الجينومي وقمع تكوّن الورم.

* عدوانية الورم: كانت الأورام التي نشأت لدى الفئران التي تحتوي عضويات تحمل «مركب بروتين إصلاح» متحولة، أكثر عدوانية بشكل ملحوظ من تلك الموجودة لدى نظيراتها الطبيعية. وهذا يشير إلى أن فقدان، أو طفرة، «مركب بروتين الإصلاح» لا يزيدان فقط من احتمالية بدء السرطان، ولكنهما قد يساهمان أيضاً في ظهور نمط سرطاني أكثر توغلاً أو سريع التقدم.

كما توفر هذه النتائج رابطاً واضحاً بين أوجه القصور في «مركب بروتين الإصلاح» وعدم الاستقرار الجيني وارتفاع خطر الإصابة بالسرطان؛ مما يسلط الضوء على الدور الحاسم الذي يلعبه المركب في الحماية من تطور الورم. وقد يساعد فهم هذه العلاقة في إعداد استراتيجيات علاجية محتملة لاستهداف ضغوط التكاثر السرطاني ومسارات تنشيط المناعة في تلك السرطانات المرتبطة بخلل في عمل «مركب بروتين الإصلاح».

نقص البروتين يهدد الجينوم

يعتمد هذا البحث الجديد على دراسة سابقة قادها الدكتور كريستوفر واردلو من «برنامج علم الأحياء الجزيئي» في «مركز ميموريال سلون كيترينغ للسرطان» التي نشرت في مجلة «Nature Communications» يوم 10 أكتوبر (تشرين الأول) عام 2022.

وركزت تلك الدراسة على دور «مركب بروتين الإصلاح» في الحفاظ على سلامة الجينوم. ووجدت أنه عندما يكون المركب غير نشط أو ناقصاً فإنه يؤدي إلى تراكم الحمض النووي في سيتوبلازم الخلايا، وتنشيط الإشارات المناعية الفطرية. وكشف هذا الجانب من البحث عن ارتباط مهم بين طفرات «المركب» وتنشيط الاستجابة المناعية.

وأدى «المركب المتحور» إلى زيادة تنشيط الجينات المحفزة بالإنترفيرون (ISGs) وهو ما يشير إلى أنه عندما يكون المركب غير فعال فإن الجهاز المناعي الفطري يُنشَّط بشكل غير طبيعي، حتى في غياب محفز فيروسي أو مسبب للأمراض خارجي نموذجي.

والإنترفيرونات جزيئات إشارات تطلقها الخلايا عادة استجابة للعدوى الفيروسية والتحديات المناعية والضغوط الخلوية، ويشير تنشيطها في سياق طفرات «مركب بروتين الإصلاح» إلى أن الخلية تدرك عدم الاستقرار الجيني بوصفه شكلاً من أشكال الإجهاد يتطلب استجابة مناعية.

إمكانات العلاج

وقد سلطت هاتان الدراستان (وغيرهما) معاً ضوءاً جديداً على كيفية عمل «مركب بروتين الإصلاح» لحماية الجينوم عند تكاثر الخلايا، وكيف أنه يمكن عندما لا يعمل بشكل صحيح أن يحفز الجهاز المناعي الفطري بطرق يمكن أن تعزز السرطان.

وقد يؤدي فهم هذه الآليات إلى استراتيجيات تخفف من «تنشيط المناعة المزمن»، مما قد يمنع تطور الأورام، أو يقدم طرقاً علاجية جديدة، كما يفتح طريقاً واعدة للعلاجات التي قد تمنع سوء التنظيم الجيني، أو تخفف من الاستجابات المناعية الضارة.