Створена перша в світі керований силою думки роботизована рука

Інженери з Університету Карнегі – Меллона в співпраці з фахівцями з Міннесотського університету здійснили справжній прорив в області розробки неивазивных методів управління роботизованим пристроєм. Використовуючи неінвазивний нейрокомпьютерный інтерфейс (BCI) вчені створили першу в світі роботизовану руку, керовану людським мозком і володіє можливістю стежити за напрямком курсору миші на екрані комп'ютера. Як зазначає портал Tech Explore, що повідомляє про розробку, можливість використання неінвазивного методу управління роботизованими пристроями буде мати широкий спектр застосувань. Наприклад, дана технологій може виявитися дуже корисною для паралізованих людей.

Недоліки сучасних нейрокомп'ютерних інтерфейсів

У минулому нейрокомпьютерные интерфес вже показували досить високу точність управління роботизованими об'єктами, однак для цього використовувалися спеціальні імплантати, які вживлялись в мозок людини і відстежували потрібні сигнали. Впровадження цих імплантатів – дуже складна і досить небезпечна завдання, що вимагає хірургічного втручання. Крім цього, такі пристрої дуже дорого коштують, а на ділі можуть виявитися дуже обмеженими в своїх можливостях. Тому подібні механізми застосовуються в дуже рідкісних випадках.

Однією з основних поточних завдань сфери розробки нейрокомп'ютерних інтерфейсів є створення менш інвазивних, а краще – повністю неінвазивних технологій, які дозволять паралізованим людям керувати своїм оточенням або роботизованими кінцівками силою своїх думок, ніж допоможуть мільйонам людей по всьому світу поліпшити якість свого життя.

Проблема полягає в тому, що використання неінвазивних нейрокомп'ютерних інтерфейсів, які збирають інформацію про сигнали мозку через зовнішні електроди, а не через імплантовані в мозок чіпи, супроводжується передачею разом сигналами мозку кількості «шуму», який знижує точність управління. Тому неивазивные методи уявного управління роботизованими пристроями сильно програють технологіями з використанням імплантатів. Незважаючи на це, розробники не здаються і намагаються створити більш точні методи управління, які не будуть вимагати хірургічного втручання.

І, схоже, завідувачу кафедри біомедичної інженерії Університету Карнегі – Меллона, професор Біну Хе це вдалося.

«У сфері розробки роботизованих пристроїв з управлінням силою думки через спеціальні мозкові імплантати досягнуті значні успіхи. Це дійсно так. Проте ключовою метою подібних розробок є створення неінвазивних методів. Досягнення в області нейронного декодування і практична корисність неінвазивного контролю роботизованими руками нададуть найважливіший вплив на розвиток неінвазивної нейробиотики», — коментує Хе.

Перша у світі керований силою думки роботизована рука

Використовуючи нові методи сенсорних технологій і машинного навчання Хе разом зі своєю командою зміг отримати доступ до глибинних сигналами мозку, досягши високої точності управління роборукой. Завдяки неінвазивної нейровізуалізації і нової парадигми безперервного переслідування, система навчилася долати гучні сигнали ЕЕГ, що призвело до значного поліпшення нейронного декодування і полегшило безперервне управління роботизованими пристроями в режимі реального часу.

Використовуючи неінвазивний BCI для управління роботизованою рукою, яка відстежує курсор на екрані комп'ютера, Хе з командою вперше продемонстрував, що маніпулятор тепер може безперервно слідувати за курсором. Раніше подібні пристрої слідували за рухом курсору різкими, дискретними рухами, ніби намагалися «наздогнати» команди мозку – тепер кінцівку слід за курсором плавно і безперервно.

У статті, опублікованій в журналі Science Robotics, команда описує створення нової платформи, яка спрямована на поліпшення «мозкових» і «комп'ютерних» компонентів BCI за рахунок підвищення залученості користувачів та їх навчання, а також удосконалення просторового дозволу неінвазивних нейронних даних за допомогою візуалізації джерел ЕЕГ.

У статті зазначено, що унікальний підхід до вирішення цієї проблеми поліпшив систему навчання BCI майже на 60 відсотків для традиційних завдань центрування, а також підвищив якість безперервного відстеження комп'ютерного курсору більш ніж на 500 відсотків.

До цього моменту система була перевірена за участю 68 працездатних людей (до 10 сеансів для кожного), людей (до 10 сеансів для кожного суб'єкта), включаючи управління віртуальним пристроєм і управління роботизованою рукою для безперервного переслідування. Клінічні випробування технології з участю справжніх пацієнтів вчені планують почати проводити в самому найближчому майбутньому.

одного з учасників експерименту, використовує віртуальний курсор за допомогою нейрокомпьютерного інтерфейсу, а також роботизованої руки, керованою силою думки для виконання завдання по безперервному контролю випадково рухається цілі

«Незважаючи на технічні проблеми з використанням неінвазивних сигналів, ми повністю віддані того, щобдонести цю безпечну і економічну технологію до людей, які можуть отримати з неї користь», – говорить Хе.

«Ця робота являє собою важливий крок у розвитку неінвазивних комп'ютерно-мозкових інтерфейсів – технології, яка коли-небудь може стати обов'язковою допоміжної системою, що допомагає людям, як смартфони».

Обговорити новину можна в нашому .