Prvotriedne robotické rameno pracuje bez mozgového implantátu
Prvé experimenty vedcov, ktoré používali neinvazívne rozhranie s vysokou vernosťou na ovládanie robotického ramena, boli úspešné. V budúcnosti sa vedci snažia zdokonaliť technológiu tak, aby bola širšie dostupná.
Robotické ramená a ďalšie robotické nástroje môžu znieť ako futuristický vývoj, ale fungujú už roky a pomáhajú chirurgom aj inžinierom.
Menej časté sú však protetické robotické ruky, ktoré umožňujú ľuďom, ktorí stratili končatinu, získať späť slobodu pohybu.
Jeden muž z Floridy sa dostal na titulky v roku 2018 po tom, čo dostal modulárnu protetickú končatinu - robotické rameno, ktoré malo nahradiť rameno, ktoré v roku 2007 stratil kvôli rakovine.
Muž môže ovládať svoju robotickú ruku vďaka „presmerovaniu“ určitých nervových zakončení, zatiaľ však táto protéza - vyvinutá vedcami z Univerzity Johna Hopkinsa v Baltimore - nie je k dispozícii iným ľuďom, ktorí ju tiež môžu potrebovať.
Ďalším projektom - z University of Chicago v Illinois - bolo testovanie prototypov protetických rúk na opiciach makakov rhesus. Všetky zvieratá sú zachránené s amputáciami končatín v dôsledku ťažkých poranení a sú schopné ovládať svoje protetické končatiny vďaka špeciálnym mozgovým implantátom.
Vedcom z Carnegie Mellon University v Pittsburghu v PA a University of Minnesota v Minneapolise sa teraz po prvýkrát podarilo na ovládanie robotického ramena použiť neinvazívne rozhranie mozog-počítač. Vedci informujú o svojom úspechu v štúdii, ktorá sa objavuje v časopise Vedecká robotika.
Vysoko vylepšená technológia
Prof. Bin He z Carnegie Mellon vedie výskumný tím, ktorý na koordináciu pohybov robotického ramena používal rozhranie, ktoré nevyžaduje mozgový implantát - čo je invazívny postup.
Prof. Spolu s kolegami chcú vyvinúť vysoko vernú, neinvazívnu metódu spojenia mozgu a flexibilnej protetiky, pretože vkladanie mozgových implantátov vyžaduje nielen vysokú chirurgickú zručnosť a presnosť, ale aj veľa peňazí, pretože implantáty sú nákladné. Navyše, mozgové implantáty majú množstvo zdravotných rizík vrátane infekcie.
Všetky tieto aspekty prispeli k nízkemu počtu ľudí dostávajúcich robotickú protetiku, preto sa vedci z Carnegie Mellon a univerzity v Minnesote snažili vyvinúť neinvazívnu technológiu.
Napriek tomu je pri tom veľa výziev, najmä skutočnosť, že predchádzajúce rozhrania mozog-počítač nie sú schopné spoľahlivo dekódovať nervové signály z mozgu, a preto nemôžu hladko ovládať robotické končatiny v reálnom čase.
"V mozgu riadených robotických zariadeniach využívajúcich mozgové implantáty došlo k veľkému pokroku." Je to vynikajúca veda, “poznamenáva profesor. V komentári k predchádzajúcim krokom k nájdeniu„ spoľahlivej “technológie.
"Ale neinvazívny je konečný cieľ." Pokrok v neurálnom dekódovaní a praktická využiteľnosť neinvazívneho riadenia robotickým ramenom budú mať zásadné dôsledky na konečný vývoj neinvazívnej neurorobotiky, “dodáva.
Vo svojom súčasnom projekte použili prof. On a tím špecializované techniky snímania a strojového učenia na „vybudovanie“ spoľahlivého „spojenia“ medzi mozgom a robotickým ramenom.
Neinvazívne rozhranie mozgu a počítača tímu úspešne dekódovalo nervové signály, čo človeku po prvýkrát umožňuje ovládať robotické rameno v reálnom čase a dáva mu pokyn, aby nepretržite a plynulo sledoval pohyby kurzora na obrazovke.
Prof. On a jeho kolegovia preukázali, že ich prístup - ktorý zahŕňal väčšie množstvo zaškolenia používateľov a tiež zdokonalenú metódu „prekladu“ nervového signálu - zlepšil učenie rozhrania mozog - počítač o približne 60%. Vylepšilo tiež nepretržité sledovanie kurzora robotickým ramenom o viac ako 500%.
Vedci doposiaľ testovali svoje inovatívne technológie v spolupráci s 68 schopnými účastníkmi, ktorí sa zúčastnili každého až na 10 sedeniach. Úspech týchto predbežných pokusov dal vedcom nádej, že sa im nakoniec podarí túto technológiu priniesť jednotlivcom, ktorí to potrebujú.
„Napriek technickým výzvam, ktoré využívajú neinvazívne signály, sme plne odhodlaní priniesť túto bezpečnú a ekonomickú technológiu ľuďom, ktorí z nej môžu mať úžitok,“ hovorí prof. He.
„Táto práca predstavuje dôležitý krok v oblasti neinvazívnych rozhraní mozog-počítač, čo je technológia, ktorá sa jedného dňa môže stať všadeprítomnou pomocnou technológiou, ktorá pomáha každému, napríklad smartfónom.“
Prof. Bin He
