Перша у своєму роді робота-робота працює без імплантації мозку
Перші експерименти вчених з використанням неінвазивного високоточного інтерфейсу для управління роботом-рукою були успішними. У майбутньому дослідники прагнуть вдосконалити технологію, щоб зробити її більш доступною.
Робототехнічне озброєння та інші роботизовані інструменти можуть здатися футуристичним розвитком, але вони існують роками, допомагаючи хірургам та інженерам.
Однак рідше зустрічаються протезовані роботизовані руки, які дозволяють людям, які втратили кінцівку, відновити свободу пересування.
Один чоловік із Флориди потрапив у заголовки новин у 2018 році, отримавши модульну протезну кінцівку - робототехнічну руку, яка замінить руку, яку він втратив у 2007 році через рак.
Чоловік може керувати своєю роботом-рукою завдяки "перенаправленню" певних нервових закінчень, проте поки що цей протез, розроблений вченими з Університету Джона Гопкінса в Балтіморі, штат Меріленд, недоступний іншим людям, яким він також може знадобитися.
Інший проект - з Чиказького університету в штаті Іллінойс - проводив випробування прототипів протезних рук на мавпах резус-макака. Усі тварини рятуються з ампутацією кінцівок через важкі травми, і вони можуть контролювати свої протези кінцівок завдяки спеціальним імплантатам головного мозку.
Зараз дослідникам з Університету Карнегі-Меллона в Пітсбурзі, Пенсільванія, та Університету Міннесоти в Міннеаполісі вперше вдалося використати неінвазивний інтерфейс мозок-комп'ютер для управління роботизованою рукою. Про свій успіх вчені повідомляють у дослідницькій роботі, яка виходить у журналі Наука Робототехніка.
Значно вдосконалена технологія
Професор Бен Хе з Карнегі-Меллона очолює дослідницьку групу, яка використовувала інтерфейс, який не потребує імплантації мозку - що є інвазивною процедурою - для координації рухів роботизованої руки.
Професор Він та його колеги хочуть розробити надійний, неінвазивний метод з'єднання мозку та гнучкого протезування, оскільки для вставки мозкових імплантатів потрібні не тільки висока хірургічна майстерність та точність, а й багато грошей, оскільки імплантація коштує дорого. Більше того, імплантація головного мозку пов’язана з низкою ризиків для здоров’я, включаючи інфекцію.
Усі ці аспекти сприяли низькій кількості людей, які отримують роботизовані протези, тому вчені з Карнегі-Меллона та Університету Міннесоти намагаються змінити ситуацію шляхом розробки неінвазивної технології.
Однак це робить багато проблем, особливо той факт, що попередні інтерфейси мозок-комп'ютер не здатні надійно декодувати нейронні сигнали мозку, а тому не можуть плавно керувати роботизованими кінцівками в режимі реального часу.
«Були досягнуті значні успіхи в роботі керованих розумом пристроїв, що використовують мозкові імплантати. Це відмінна наука ", - зазначає професор Хе, коментуючи попередні кроки до пошуку" надійної "технології.
“Але неінвазивність - це кінцева мета. Досягнення нейронного декодування та практична корисність неінвазивного роботизованого управління руками матимуть серйозні наслідки для можливого розвитку неінвазивних нейророботиків », - додає він.
У своєму поточному проекті професор Він та команда використовували спеціалізовані методи зондування та машинного навчання, щоб «побудувати» надійний «зв’язок» між мозком та роботом-рукою.
Неінвазивний інтерфейс команди мозок-комп'ютер успішно декодував нейронні сигнали, дозволяючи людині вперше керувати роботом-рукою в режимі реального часу, доручаючи їй безперервно і плавно стежити за рухами курсора на екрані.
Професор Хе та його колеги показали, що їхній підхід - який включав більший обсяг навчальних занять користувачів, а також вдосконалений метод «перекладу» нейронних сигналів - покращив навчання інтерфейсу мозок-комп’ютер приблизно на 60%. Це також покращило безперервне відстеження курсором роботизованої руки більш ніж на 500%.
Наразі дослідники випробували свою інноваційну технологію у співпраці 68 працездатних учасників, які взяли участь у до 10 сесій кожна. Успіх цих попередніх випробувань дав вченим надію, що з часом вони зможуть донести цю технологію до людей, які її потребують.
"Незважаючи на технічні проблеми з використанням неінвазивних сигналів, ми повністю прагнемо донести цю безпечну та економічну технологію до людей, які можуть від цього отримати вигоду", - говорить професор Хе.
"Ця робота являє собою важливий крок у неінвазивних інтерфейсах мозок-комп'ютер, технологія, яка коли-небудь може стати всепроникною допоміжною технологією, яка допомагає кожному, як смартфони".
Проф. Бін Хе
