Προσθετικό (βιονικό) χέρι λειτουργεί μέσω μηχανικής μάθησης.
Το νέο προσθετικό χέρι ερμηνεύει τα μυϊκά σήματα από την εγκεφαλική δραστηριότητα μέσω της μηχανικής μάθησης για να κάνει πιο φυσικές τις κινήσεις.
Οι επιστήμονες από το Imperial College London και το Πανεπιστήμιο του Göttingen χρησιμοποίησαν τη μηχανική μάθηση για να βελτιώσουν την απόδοση των προσθετικών χεριών.
Μετά τη δοκιμή του πρωτοτύπου τους σε πέντε ακρωτηριασμένους ανθρώπους, διαπιστώθηκε ότι ο νέος έλεγχος βασισμένος στη μηχανική μάθηση ήταν πολύ καλύτερος στην παροχή φυσικών κινήσεων από την τρέχουσα διαθέσιμη τεχνολογία.
Οι ερευνητές δήλωσαν ότι τα ευρήματα, τα οποία δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Science Robotics, θα μπορούσαν να προκαλέσουν μια “νέα γενιά προσθετικών άκρων “.
Ο καθηγητής Dario Farina, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης από το τμήμα βιοϊατρικής του Imperial, δήλωσε: «Κατά το σχεδιασμό των βιονικών άκρων, ο κύριος στόχος μας είναι να επιτρέψουμε στους ασθενείς να τα ελέγχουν με φυσικό τρόπο σαν να ήταν τα βιολογικά τους μέλη».
Μηχανική μάθηση στα προσθετικά χέρια
Το νέο bionic hand, που αναπτύχθηκε σε συνεργασία με το Imperial και το Πανεπιστήμιο του Göttingen, χρησιμοποιεί μια διασύνδεση ανθρώπου-μηχανής που ερμηνεύει τις προθέσεις του ασθενούς, και έπειτα στέλνει τις εντολές στο τεχνητό άκρο.
Το νέο προσθετικό χέρι περιέχει οκτώ ηλεκτρόδια που συλλέγουν αδύναμα ηλεκτρικά σήματα ακρωτηριασμένο άκρο του ασθενούς, πριν τα ενισχύσουν και τα αποστείλουν σε έναν μίνι-υπολογιστή, ο οποίος επίσης βρίσκεται στο πρόσθετο άκρο.
Στη συνέχεια ο μίνι υπολογιστής τρέχει ένα αλγόριθμο της μηχανικής μάθησης για να ερμηνεύσει τα σήματα, προτού διατάξει τους κινητήρες του χεριού να κινηθούν με τον τρόπο που θέλει ο ασθενής.
Οι ασθενείς βρήκαν ότι ήταν σε θέση να περιστρέψουν εύκολα τον καρπό και να ανοίξουν το χέρι είτε ταυτόχρονα, είτε ξεχωριστά. Βρήκαν επίσης ότι οι κινήσεις ήταν εξαιρετικά πιο φυσιολογικές από τα συμβατικά πρόσθετα άκρα που είχαν συνηθίσει.
Εκτός από τις βασικές λειτουργίες, οι ασθενείς μπορούν επίσης να ελέγχουν την ταχύτητα της ατομικής κίνησης, κάνοντας ταυτόχρονα κι άλλες κινήσεις. Για παράδειγμα, οι ασθενείς μπορούν να γυρίσουν αργά το χέρι, αλλά ταυτοχρόνως να το ανοίξουν γρήγορα. Οι ερευνητές λένε ότι αυτό είναι ένα βασικό στοιχείο για την επιτυχία του εγχειρήματος, και κατά συνέπεια το κάνει να ξεχωρίζει από τα υπόλοιπα του είδους του.
Πριν από τη χρήση, ο ασθενής και το βιονικό χέρι υποβλήθηκαν σε εκπαίδευση, ώστε ο αλγόριθμος της μηχανικής μάθησης να «μάθει» πώς να ερμηνεύσει τα μοναδικά ηλεκτρονικά σήματα. Ο καθηγητής Farina ελπίζει να εξαλείψει για αυτή την διαδικασία με την πάροδο των χρόνων στα μελλοντικά πρωτότυπα, χωρίς να απαιτείται κάποια χρονοβόρα διαδικασία που συνήθως είναι αποτρεπτική για τον κόσμο που το χρειάζεται.
Ο καθηγητής Farina δήλωσε: «Το νέο βιονικό χέρι δεν είναι μόνο πιο φυσικό, αλλά είναι επίσης ανώτερο όσον αφορά τη λειτουργικότητα στις καθημερινές εργασίες από αυτό που είναι σήμερα διαθέσιμο στους ασθενείς». Επομένως μετά από αυτή την κλινική μελέτη, ελπίζουμε να το καταστήσουμε εμπορικά διαθέσιμο σε όλες τις αγορές του κόσμου μέσα σε τρία χρόνια».
Οι ερευνητές εργάζονται επί του παρόντος για να αποκτήσουν μεγαλύτερο έλεγχο στο χέρι, συμπεριλαμβανομένης της δυνατότητας μετακίνησης μεμονωμένων δακτύλων και εξαλείφοντας την ανάγκη για ηλεκτρόδια, απλά με τη μεταφορά ασύρματων σημάτων στο σώμα του ασθενούς.
Ωστόσο πρέπει να επισημάνουμε το γεγονός πως δεν αναφέρθηκε από τους ερευνητές το κόστος που ενδέχεται να πωλείται αυτό το προϊόν, όμως για να είμαστε αντικειμενικοί (σε θεωρητικό επίπεδο) μάλλον θα είναι λιγάκι ακριβότερο από τα συμβατικά που κυκλοφορούν στην αγορά, οπότε ας ελπίσουμε η τιμή του να μην βρίσκεται δυσθεώρητα νούμερα, ούτως ώστε να το προμηθευτούν και άνθρωποι με μικρή οικονομική επιφάνεια.
