Jalan Panjang Meriset Mesin Pembaca Pikiran

Oleh: Fadrik Aziz Firdausi - 17 Februari 2019
Dibaca Normal 4 menit
Mesin pembaca pikiran berguna membantu penderita kelumpuhan untuk dapat berkomunikasi kembali dengan dunia luar.
tirto.id - Pada 1963, di usia 21, Stephen William Hawking didiagnosis menderita Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS). Penyakit itu menyerang neuron motoriknya dan mematikan fungsi saraf yang mengendalikan otot. Hawking perlahan lumpuh.

Kemampuan gerak Hawking terus menurun selama dua dekade setelah diagnosis, tapi ia masih mampu bicara. Setidaknya itu sedikit membantunya tetap bisa meriset dan berkarya. Hingga pada 1986 ia terpaksa merelakan kemampuan bicaranya untuk bertahan dari serangan pneumonia. Tak bisa berkomunikasi verbal sementara kemampuan geraknya amat terbatas membuat hidupnya kini lebih sulit.

“Untuk sementara, ia menggunakan kartu ejaan untuk berkomunikasi, dengan sabar menunjukkan huruf dan membentuk kata-kata dengan mengangkat alisnya. Meskipun ini memberi Hawking kemampuan untuk berkomunikasi prosesnya lambat,” tulis laman VitrX.

Hidup Hawking lalu ditopang teknologi yang ditanam pada kursi rodanya. David Mason, suami salah seorang perawatnya, merancang sebuah komputer portabel dan synthesizer suara untuk membantunya bergerak dan berkomunikasi. Semua itu dikendalikan dengan satu saklar di lengan kursi rodanya.

Sistem itu bekerja laiknya mengoperasikan komputer dengan hanya sebuah tombol spasi. Komputer Hawking memindai setiap huruf yang tampil di layar, satu per satu. Ketika sampai pada huruf yang dimaksud ia tinggal mengklik tombol di lengan kursinya.

Dengan peranti baru itu Hawking mampu menulis dengan kecepatan 15 kata per menit. Synthesizer lalu menyuarakan kata-kata yang ia ketikkan itu. Tapi, sekali lagi Hawking tak mampu melawan laju kelumpuhannya. Kecepatannya mengatik terus menurun, hingga pada 2008 ia tak bisa lagi menggerakkan jemarinya lagi.

Lalu sekali lagi teknologi membantunya.

Fungsi klik kini dipindahkan ke pipinya, karena hanya otot di bagian itu saja yang bisa bergerak. “Saklar pipi” itu dilengkapi infra merah yang dapat mendeteksi gerakan kecil otot pipinya ketika menemukan kata atau fitur komputer yang ia inginkan.

“Saat kondisi fisik Hawking berangsur-angsur memburuk, kecepatan mengetiknya turun menjadi hanya satu atau dua kata per menit. Para ilmuwan di Intel memberi bantuan berupa algoritma yang disesuaikan dengan kosakata dan gaya penulisan Hawking, yang secara akurat memprediksi kata-kata mana yang ingin ia gunakan selanjutnya,” tulis laman How It Works.


Hawking termasuk beruntung. Dalam kebanyakan kasus ALS, penderita rata-rata hanya bisa bertahan sejangka lima tahun. Tetapi, dalam kasus Hawking, penyakitnya berkembang sangat lambat. Hawking meninggal setahun lalu di usia 73, usai bertahan dalam kondisi lumpuh lebih dari 50 tahun.

Keberuntungan Hawking lainnya adalah topangan teknologi yang membuatnya tetap bisa berkomunikasi. Sementara kebanyakan orang biasa dengan kelumpuhan sebab ALS, locked-in syndrome, atau cedera tulang belakang tak bisa berbuat apa-apa.

Locked-in syndrome, misalnya, membuat sekujur tubuh penderitanya lumpuh total. Hanya sedikit otot yang bisa digerakkan, biasanya otot-otot di sekitar mata. Atau cedera tulang belakang yang dalam kondisi parah membuat bagian tubuh dari bawah leher hingga kaki lumpuh. Tapi untungnya otak dan kesadaran mereka tetap berfungsi baik. Itu setidaknya memberikan kesempatan bagi para saintis untuk menciptakan mesin pembaca pikiran dan membantu mereka untuk berkomunikasi dan bertahan hidup.

Dimulai NASA


Prinsip kerja mesin pembaca pikiran pada dasarnya sederhana. Sebagaimana disebut di laman How It Works, ketika kita bicara, otak mengirimkan sinyal saraf ke tenggorokan dan otot di sekitar mulut. Meski hanya menggerakkan sedikit bagian otot bicara sinyal ini bisa terbaca oleh alat khusus.

Saintis menyebut sinyal ini sebagai sinyal subvokal, yang kemudian diterjemahkan menjadi ucapan melalui synthesizer atau untuk memberi perintah operasi pada kursi roda bermotor seperti milik Hawking.

Teknologi pembaca pikiran ini mulanya dikembangkan di laboratorium neuro-engineering NASA Ames Research Center, Amerika Serikat, pada 1999. Teknologi ini awalnya hendak diterapkan untuk para astronot yang bekerja di International Space Station (ISS). Lingkungan ISS sangat bising dan astronot seringkali kesulitan mengendalikan sistem komputer dengan tangan. Kebisingan itu membuat mesin perintah suara mereka kesulitan menginterpretasi perintah yang diucapkan astronot.

Saintis NASA melihat sinyal subvokal bisa menjadi solusi masalah ini. Dipimpin oleh Chuck Jorgensen, NASA mengembangkan sebuah sensor yang dapat mengukur sinyal subvokal yang terhubung dengan komputer yang dapat menginterpretasikannya menjadi kata atau frase.

Penelitian NASA itu cukup berhasil. Pada 2004 mesin itu dapat mengenali sekitar sepuluh kata. Lalu pada 2007 jumlah kata yang bisa diinterpretasikan meningkat sekira 25 kata. Namun alat ini belum benar-benar bisa membaca pikiran.

“Ada perbedaan antara ‘berpikir dalam kata-kata’ dan bicara subvokal. Bicara subvokal membutuhkan beberapa aktivasi otot bicara. Ini sama sekali bukan mesin pembaca pikiran,” kata Chuck Jorgensen sebagaimana dikutip laman sains dan teknologi The Future of Things.

Titik terang muncul dari penelitian tentang proses produksi wicara di otak yang dilakukan oleh Takeshi Tamura dan Michiteru Kitazaki dari Universitas Teknologi Toyohashi, Atsuko Gunji dari Institut Kesehatan Mental Nasional Jepang, dan Hiroaki Shigemasu dari Universitas Teknologi Kochi.

Takeshi Tamura dkk menemukan metode yang dapat mendeteksi dan memonitor sinyal di korteks otak yang terkait dengan produksi ucapan. Penelitian itu dipublikasikan dalam artikel “Audio-vocal Monitoring System Revealed by Mu-Rithm Activity” yang terbit di jurnal Frontiers in Psychology (2012).

Para saintis Jepang itu berhasil mendeteksi frekuensi dan distribusi sinyal wicara yang berhubungan dengan otot mulut, baik ucapan nyata atau pun kata-kata yang hanya dipikirkan. Artinya, mereka benar-benar bisa mendengarkan suara pikiran seseorang. Selain itu mereka juga bisa mendeteksi sinyal tanggapan yang dipikirkan seseorang atas suatu ucapan.



Pada 2017 Takeshi Tamura dkk mengembangkan sebuah perangkat pembaca pikiran berdasarkan hasil penelitian ini. Mereka yakin piranti ini dapat membantu orang-orang yang lumpuh dan tak bisa berkomunikasi akibat locked-in syndrome. Mereka merencanakan mesin pembaca pikiran ini akan berupa aplikasi ponsel pintar sehingga publik dengan mudah bisa memanfaatkannya.

Tetapi tentu saja masih butuh waktu sekian tahun untuk sampai pada cita-cita itu. Dan lagi, purwarupa perangkat pembaca pikiran itu masih belum efektif benar. Untuk mengenali dan membedakan angka 1 hingga 10, tingkat keberhasilannya masih 90 persen. Sedangkan untuk mengenali suku kata tunggal dalam bahasa Jepang, akurasinya masih pada tingkat 61 persen.

Alat ini menggunakan elektroensefalogram (EEG) untuk memindai sinyal otak saat seseorang memikirkan suatu untuk diucapkan. Pindaian itu kemudian diinterpretasikan oleh komputer dengan kecerdasan buatan.

"Teknologi ini memungkinkan orang cacat, yang kehilangan kemampuan komunikasi suara, untuk mendapatkan kemampuan itu sekali lagi. Selanjutnya, kelompok riset berencana untuk mengembangkan perangkat dengan lebih sedikit elektroda dan bisa terkoneksi dengan ponsel pintar dalam lima tahun ke depan," ungkap rilis dari Universitas Teknologi Toyohashi sebagaimana dilaporkan laman warta Independent.

Infografik Mesin pembaca pikiran
Infografik Mesin pembaca pikiran


Di saat yang hampir sama, para peneliti dari Wyss Center for Bio and Neuroengineering yang berpusat di Swiss juga mengadakan riset serupa. Tak hanya memindai sinyal otak dengan metode EEG, penelitian yang dipimpin oleh neurosaintis Niels Bilbaumer ini juga memindai perubahan kadar oksigen dalam otak.

Sebagaimana dilaporkan laman The Conversation tim Niels Bilbaumer melakukan serangkaian riset pemindaian otak empat orang penderita ALS yang kehilangan kemampuan bicara. Niels memanfaatkan teknik spektroskopi inframerah untuk mengukur perubahan kadar oksigen di otak ketika mereka memikirkan sesuatu.

Para peneliti mengajukan pertanyaan bersifat pribadi dengan jawaban yang diketahui oleh partisipan. Itu adalah pertanyaan dengan jawaban “ya” atau “tidak”, semisal: "Nama suami Anda adalah Joachim?" atau "Apakah Anda bahagia?".

"Mesin merekam aliran darah dan menghitung perbedaan fluktuasinya ketika partisipan memikirkan ‘ya’ dan ‘tidak’," kata Birbaumer sebagaimana dikutip laman warta Reuters.

Pertanyaan yang sama diulang selama beberapa minggu kemudian agar komputer dapat menguji konsistensi polanya. Hasilnya cukup menggembirakan. Dari pertanyaan “Apakah Anda bahagia?” keempat partisipan secara konsisten menjawab “ya” selama periode pengulangan. Artinya, metode ini berhasil.

Kini, tim Wyss Center itu sedang mengembangkan teknologi ini agar bisa digunakan pula pada penderita kelumpuhan akibat stroke dan cedera tulang belakang.

Baca juga artikel terkait SAINS atau tulisan menarik lainnya Fadrik Aziz Firdausi
(tirto.id - Teknologi)


Penulis: Fadrik Aziz Firdausi
Editor: Nuran Wibisono