New Neuroprosthetic як пешрафти AI Robotics аст

Олимон дар EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) дар Швейтсария аз таъсиси нахустин дар ҷаҳон барои назорати роботикунонии даст - як навъи нави нейропростетикӣ, ки назорати инсонро бо автоматизатсияи сунъӣ (AI) муттаҳид менамояд, барои устувории робот эълом кард ва таҳқиқоти худро дар Сентябр 2019 дар Intelligence табиат мошин .

Нейропростетика (протезкунии асаб) дастгоҳҳои сунъие мебошанд, ки тавассути асабҳои барқӣ системаи асабро бармеангезанд ё тақвият медиҳанд, то камбудиҳоеро, ки ба малакаҳои моторикунӣ, шинохт, биниш, шунидан, муошират ва ҳисси таъсир мерасонанд, ҷуброн кунанд. Намунаҳои нейропростетика иборатанд аз интерфейсҳои мағзи компютерӣ (BCIs), стимулятсияи амиқи мағзи сар, стимуляторҳои ҳароммағз (SCS), имплантатҳои идоракунии масона, имплантҳои кохлеарӣ ва стимуляторҳои дил.

Тибқи нишондодҳои гузориши августи соли 2019 аз ҷониби Global Market Insight, арзиши протезкунии дасту пойҳои олам дар соли 2025 аз 2,3 миллиард доллар зиёд хоҳад шуд. Дар соли 2018, дар асоси ҳамин ҳисобот, арзиши ҷаҳонии бозор ба як миллиард доллар расид. Тибқи иттилои Маркази миллии иттилоотии талафоти маҳдудият, тақрибан ду миллион амрикоиҳо маъюб ҳастанд ва ҳар сол зиёда аз 185,000 ампутатсия гузаронида мешавад. Тибқи ин гузориш, бемории рагҳо 82 фоизи ампутатсияи ИМА-ро ташкил медиҳад.

Протези миоэлектрикӣ барои иваз кардани узвҳои буридашудаи бадан бо узви сунъии беруна истифода мешавад, ки онро мушакҳои мавҷудаи корбар фаъол мекунанд. Мувофиқи маълумоти гурӯҳи тадқиқоти EPFL, дастгоҳҳои тиҷоратии имрӯза метавонанд ба корбарон дараҷаи баланди мустақилият диҳанд, аммо маҳорат дар ҳеҷ ҷое ба қадри дасти осебноки инсон нест.

«Дастгоҳҳои тиҷоратӣ одатан барои назорати дараҷаи ягонаи озодӣ аз системаи сабти ду канали истифода мебаранд; яъне як канали sEMG барои фишурдан ва як канал барои дароз кардан ”навиштааст муҳаққиқони EPFL дар омӯзиши худ. “Дар ҳоле ки интуитивӣ аст, система қобилияти каме медиҳад. Мардум протезҳои миоэлектрикиро бо суръати баланд тарк мекунанд, қисман аз он сабаб, ки онҳо фикр мекунанд, ки сатҳи назорат барои арзон кардани нарх ва мураккабии ин дастгоҳҳо нокофӣ аст. ”

Барои ҳалли мушкилоти малака бо протезҳои миоэлектрикӣ, муҳаққиқони EPFL барои таҳқиқи консепсияи байнисоҳавӣ муносибати якҷонибаи соҳаҳои илмии нейроинженерия, робототехника ва зеҳни сунъиро барои нимавтоматикунонии як қисми фармони мотор барои “муштарак” пеш гирифтанд назорат ».

Силвестро Микера, Роҳбари Бунёди Бертарелли EPFL дар нейроинженерияи транслотсионӣ ва профессори биоэлектроника дар Scuola Superiore Sant'Anna дар Италия, чунин мешуморад, ки ин усули муштарак барои назорати дастҳои роботикунанда метавонад таъсири клиникӣ ва коршоямиро барои доираи васеи нейропротезӣ ба монанди майна беҳтар кунад - интерфейсҳои мошинсозӣ (BMIs) ва дастҳои бионикӣ.

"Яке аз сабабҳое, ки протезҳои тиҷорӣ ба ҷои маъмулан ба ҷои рамзҳои мутаносиб декодерҳои классификатсиониро истифода мебаранд, дар он аст, ки классификаторҳо дар ҳолати муайян устувортар боқӣ мемонанд", - навиштанд муҳаққиқон. "Барои фаҳмидан, ин навъи назорат барои пешгирии тарки тасодуфӣ беҳтарин аст, аммо агентии корбарро бо маҳдуд кардани миқдори ҷойҳои эҳтимолии даст қурбон мекунад. Татбиқи назорати муштараки мо имкон медиҳад, ки ҳам оҷонсии корбар ва ҳам устуворӣ дарк карда шавад. Дар фазои озод, корбар аз болои ҳаракатҳои дастӣ пурра назорат мекунад, ки ин инчунин имкон медиҳад, ки барои фаҳмидан пешакӣ ташаккул дода шавад. ”

Дар ин тадқиқот, муҳаққиқони EPFL ба тарҳрезии алгоритмҳои нармафзор диққат доданд - сахтафзори роботикунонидашуда, ки аз ҷониби тарафҳои беруна таъмин карда шудааст, иборат аз Allegro Hand дар роботи KUKA IIWA 7, системаи камераи OptiTrack ва сенсорҳои фишори TEKSCAN мебошад.

Олимони EPFL бо роҳи сохтани персептрони бисёрқабата (MLP) декодери мутаносиби кинематикӣ офариданд, то тарзи тафсири нияти корбарро барои ба ҳаракат даровардани ангуштони дасти сунъӣ тарҷума кунанд. Персептрони бисёрқабата шабакаи сунъии сунъӣ мебошад, ки backpropagation -ро истифода мебарад. MLP усули амиқи омӯзиш аст, ки дар он иттилоот ба самти пешрафта, дар муқобили давра ё ҳалқа тавассути шабакаи сунъии нейрон пеш меравад.

Алгоритм бо маълумоти вуруди корбар, ки як қатор ҳаракатҳои дастро иҷро мекунад, омӯзонида мешавад. Барои зудтар наздикшавӣ, усули Левенберг - Маркварт барои мувофиқ кардани вазнҳои шабака ба ҷои авлоди градиентӣ истифода шудааст. Раванди пурраи намунавии омӯзиш зуд буд ва барои ҳар як мавзӯъ камтар аз 10 дақиқа тӯл мекашид ва алгоритмро аз нуқтаи назари истифодаи клиникӣ амалӣ мекард.

"Барои як ампут, дарвоқеъ бастани мушакҳо хеле душвор аст, ва роҳҳои гуногуни идоракунии тамоми роҳҳои ҳаракат дар ангуштони мо," гуфт Кэти Чжуан дар лабораторияи EPFL Translational Engineering Neural Engineering, ки аввалин муаллифи таҳқиқоти илмӣ буд . «Мо чӣ кор мекунем, мо ин датчикҳоро ба кундаи боқимондаашон мегузорем ва пас онҳоро сабт мекунем ва кӯшиш мекунем, ки сигналҳои ҳаракат чист. Азбаски ин сигналҳо метавонанд каме ғавғо бошанд, он чизе, ки ба мо лозим аст, ин алгоритми омӯзиши мошинист, ки фаъолияти пурмазмунро аз он мушакҳо берун оварда, онҳоро ба ҳаракатҳо шарҳ медиҳад. Ва ин ҳаракатҳо чизест, ки ҳар як ангушти дастони роботро назорат мекунад. ”

Азбаски пешгӯии мошинии ҳаракатҳои ангуштҳо шояд 100 фоиз дуруст набошад, муҳаққиқони EPFL автоматизатсияи роботро барои ба даст овардани дастҳои сунъӣ ва ба таври худкор пас аз бастани тамоси ибтидоӣ дар атрофи ашё оғоз мекунанд. Агар корбар мехоҳад ашёеро раҳо кунад, танҳо ӯ кушодани даст аст, то контролгари роботро хомӯш кунад ва корбарро дубора дар ихтиёри худ қарор диҳад.

Мувофиқи суханони Aude Billard, ки лабораторияи омӯзиши алгоритмҳо ва системаҳои EPFL -ро роҳбарӣ мекунад, дасти робот қодир аст дар давоми 400 миллисекунд реаксия кунад. "Бо сенсорҳои фишор дар тамоми ангуштҳо муҷаҳҳаз аст, он метавонад пеш аз он ки мағзи сар дарк кунад, ки объект лағжида истодааст, метавонад реаксия кунад ва мӯътадил кунад" гуфт Биллард.

Бо истифодаи зеҳни сунъӣ ба нейроинженерия ва робототехника, олимони EPFL усули нави идоракунии муштарак байни мошин ва нияти корбар - пешрафти технологияи нейропротезиро нишон доданд.

Copyright © 2019 Cami Rosso Ҳама ҳуқуқҳо ҳифз шудаанд.