První robotické rameno svého druhu pracuje bez mozkového implantátu
První experimenty vědců využívající neinvazivní rozhraní s vysokou věrností k ovládání robotické paže byly úspěšné. V budoucnu se vědci snaží zdokonalit technologii tak, aby byla více dostupná.
Robotická ramena a další robotické nástroje mohou znít jako futuristický vývoj, ale existují už roky a pomáhají chirurgům i technikům.
Méně časté jsou však protetické robotické paže, které umožňují lidem, kteří ztratili končetinu, znovu získat svobodu pohybu.
Jeden muž z Floridy se dostal na titulky v roce 2018 poté, co dostal modulární protetickou končetinu - robotické rameno, které nahradilo ruku, kterou ztratil v roce 2007 kvůli rakovině.
Muž může ovládat svou robotickou ruku díky „přesměrování“ určitých nervových zakončení, přesto však tato protéza - vyvinutá vědci z Univerzity Johna Hopkinse v Baltimoru - není k dispozici dalším lidem, kteří ji také mohou potřebovat.
Dalším projektem - z University of Chicago v Illinois - bylo testování prototypů protéz na opicích makaků rhesus. Všechna zvířata jsou zachráněna amputacemi končetin kvůli těžkým zraněním a jsou schopna ovládat své protetické končetiny díky speciálním mozkovým implantátům.
Nyní se vědcům z Carnegie Mellon University v Pittsburghu, PA a University of Minnesota v Minneapolisu poprvé podařilo ovládat robotické rameno neinvazivním rozhraním mozek-počítač. Vědci uvádějí svůj úspěch ve studijním článku, který se objevuje v časopise Vědecká robotika.
Vysoce vylepšená technologie
Prof. Bin He z Carnegie Mellon vede výzkumný tým, který používal rozhraní, které nevyžaduje mozkový implantát - což je invazivní postup - ke koordinaci pohybů robotické paže.
Profesor a jeho kolegové chtějí vyvinout vysoce věrnou, neinvazivní metodu propojení mozku a flexibilní protetiky, protože vložení mozkových implantátů vyžaduje nejen vysokou chirurgickou dovednost a přesnost, ale také spoustu peněz, protože implantáty jsou nákladné. Mozkové implantáty navíc přicházejí s řadou zdravotních rizik, včetně infekce.
Všechny tyto aspekty přispěly k nízkému počtu lidí, kteří dostávali robotickou protetiku, takže vědci z Carnegie Mellon a University of Minnesota se snažili vyvinout neinvazivní technologii.
Přesto je při tom spousta výzev, zejména skutečnost, že předchozí rozhraní mozek - počítač nejsou schopny spolehlivě dekódovat nervové signály z mozku, a proto nemohou v reálném čase hladce ovládat robotické končetiny.
"Došlo k velkému pokroku v ovládání robotických zařízení mysli pomocí mozkových implantátů." Je to vynikající věda, “poznamenává Prof. He a komentuje předchozí kroky k nalezení„ spolehlivé “technologie.
"Ale neinvazivní je konečný cíl." Pokroky v neuronovém dekódování a praktická užitečnost neinvazivního řízení robotickým ramenem budou mít zásadní důsledky pro případný vývoj neinvazivní neurorobotiky, “dodává.
Ve svém současném projektu prof. On a tým použili speciální techniky snímání a strojového učení k „vybudování“ spolehlivého „spojení“ mezi mozkem a robotickou rukou.
Neinvazivní rozhraní mozku a počítače týmu úspěšně dekódovalo nervové signály a umožnilo tak člověku poprvé ovládat robotickou ruku v reálném čase a nařídit mu nepřetržité a plynulé sledování pohybů kurzoru na obrazovce.
Prof. On a jeho kolegové ukázali, že jejich přístup - který zahrnoval vyšší míru tréninku uživatelů a vylepšenou metodu „překladu“ nervového signálu - zlepšil učení rozhraní mozek-počítač přibližně o 60%. Vylepšilo také nepřetržité sledování kurzoru robotického ramene o více než 500%.
Vědci zatím testovali své inovativní technologie za spolupráce 68 zdatných účastníků, kteří se zúčastnili až 10 sezení. Úspěch těchto předběžných pokusů vedl vědce k naději, že budou nakonec schopni přinést tuto technologii jednotlivcům, kteří ji potřebují.
„Navzdory technickým výzvám využívajícím neinvazivní signály jsme plně odhodláni přinést tuto bezpečnou a ekonomickou technologii lidem, kteří z ní mohou těžit,“ říká prof. He.
"Tato práce představuje důležitý krok v neinvazivních rozhraních mozek-počítač, což je technologie, která se jednoho dne může stát všudypřítomnou pomocnou technologií pomáhající každému, jako jsou smartphony."
Prof. Bin He
