Esimene omataoline robotkäsi töötab ilma ajuimplantaadita
Esimesed teadlaste katsed, kus robotkäsi juhtimiseks kasutati mitteinvasiivset, ülitäpset liidest, on olnud edukad. Tulevikus on teadlaste eesmärk tehnoloogia täiustamine, et see oleks laiemalt kättesaadav.
Robotirelvad ja muud robotriistad võivad kõlada futuristliku arenguna, kuid need on olnud aastaid olemas, aidates nii kirurge kui ka insenere.
Vähem levinud on aga proteesiga robotkäed, mis võimaldavad jäseme kaotanud inimestel liikumisvabaduse taastada.
Üks mees Floridast pääses 2018. aastal pealkirjadesse pärast modulaarse proteesijäseme saamist - robotkäsi, et asendada 2007. aastal vähi tõttu kaotatud käsi.
Mees saab oma robotkäsi juhtida tänu teatud närvilõpmete „ümbersuunamisele“, kuid seni pole see protees, mille on välja töötanud MD Baltimore'is asuva Johns Hopkinsi ülikooli teadlased, teistele inimestele, kellel seda samuti vaja minna võib.
Teine projekt - Illinoisi osariigi Chicago ülikool - on proovinud reesus-makaagi ahvidel proteeside käte prototüüpi. Loomad päästavad kõik raskete vigastuste tõttu jäsemete amputatsioonidega ja tänu spetsiaalsetele ajuimplantaatidele on nad võimelised oma proteetilisi jäsemeid kontrollima.
Nüüd on Pittsburghi osariigis asuvas Carnegie Melloni ülikoolis ja Minnesota ülikoolis Minneapolis asuvatel teadlastel õnnestunud esmakordselt robotkäe juhtimiseks kasutada mitteinvasiivset aju-arvuti liidest. Teadlased teatavad oma edust ajakirjas ilmuvas uurimustöös Teadusrobotika.
Kõrgelt täiustatud tehnoloogia
Carnegie Melloni prof Bin He juhib uurimisrühma, kes kasutas robotkäe liikumise koordineerimiseks liidest, mis ei vaja ajuimplantaati - mis on invasiivne protseduur.
Prof. Ta ja tema kolleegid soovivad välja töötada aju ja paindliku proteesimise ühendamise väga täpse, mitteinvasiivse meetodi, kuna ajuimplantaatide paigaldamine ei vaja ainult kõrget kirurgilist oskust ja täpsust, vaid ka palju raha, kuna implantaadid on kulukad. Pealegi kaasnevad ajuimplantaatidega mitmed terviseriskid, sealhulgas nakkus.
Kõik need aspektid on aidanud kaasa robotproteeside saajate vähesele arvule, seetõttu on Carnegie Melloni ja Minnesota ülikooli teadlased püüdnud mitteinvasiivse tehnoloogia väljatöötamise abil tabeleid pöörata.
Sellegipoolest on selle tegemisel palju väljakutseid, eriti asjaolu, et varasemad aju-arvuti liidesed ei suuda usaldusväärselt dekodeerida aju närvisignaale ega suuda robotjäsemeid sujuvalt reaalajas juhtida.
"Ajuimplantaate kasutavate juhitavate robotite abil on tehtud suuri edusamme. See on suurepärane teadus, ”märgib prof., Kommenteerides varasemaid samme“ töökindla ”tehnoloogia leidmise suunas.
"Kuid mitteinvasiivne on ülim eesmärk. Neuraalse dekodeerimise edusammudel ja mitteinvasiivse robotkäsi juhtimise praktilisel kasulikkusel on suur mõju mitteinvasiivse neurorobootika arengule, "lisab ta.
Oma praeguses projektis kasutas prof tema ja meeskond spetsiaalseid sensatsiooni ja masinõppe tehnikaid aju ja robotkäe vahel usaldusväärse "ühenduse" loomiseks.
Meeskonna mitteinvasiivne aju-arvuti liides dekodeeris edukalt närvisignaalid, võimaldades inimesel esimest korda robotkäsi reaalajas juhtida, andes talle korralduse kursori liigutusi ekraanil pidevalt ja sujuvalt jälgida.
Prof. Ta ja tema kolleegid näitasid, et nende lähenemisviis - mis hõlmas suuremat hulka kasutajakoolitusi ja ka täiustatud närvisignaali “tõlkimise” meetodit - parandas aju-arvuti liidese õppimist umbes 60%. Samuti parandas see robotkäsi kursori pidevat jälgimist üle 500%.
Seni on teadlased katsetanud oma innovaatilist tehnoloogiat 68 töövõimelise osaleja koostöös, kes osalesid mõlemas kuni 10 seansil. Nende eelkatsete edukus on muutnud teadlased lootustandvaks, et nad suudavad selle tehnoloogia lõpuks inimesteni viia, kes seda vajavad.
"Vaatamata mitteinvasiivsete signaalide kasutamisega seotud tehnilistele väljakutsetele oleme pühendunud selle turvalise ja majandusliku tehnoloogia viimiseni inimestele, kes sellest kasu saavad," ütleb prof.
"See töö kujutab endast olulist sammu mitteinvasiivsetes aju-arvuti liidestes, tehnoloogiast, mis kunagi võib muutuda läbivaks abitehnoloogiaks, mis aitab kõiki, nagu nutitelefonid."
Prof Bin He
