Yangi neyroprostetik - bu sun'iy intellektning robototexnika yutug'idir

Shveytsariyadagi EPFL (École polytechnique fédérale de Lozanne) olimlari dunyoda birinchi bo'lib robotlashtirilgan qo'l boshqaruvi - odamlarning boshqaruvini sun'iy intellekt (AI) avtomatizatsiyasi bilan birlashtiradigan neyroprostetikaning yangi turi yaratilishini e'lon qildilar. 2019 yil sentyabr Tabiat mashinalari intellekti .

Neyroprostetikalar (asab protezlari) - bu vosita ko'nikmalariga, bilish qobiliyatiga, ko'rish qobiliyatiga, eshitish, aloqa yoki his qilish qobiliyatlariga ta'sir ko'rsatadigan kamchiliklarni qoplash uchun elektr stimulyatsiyasi orqali asab tizimini qo'zg'atadigan yoki kuchaytiradigan sun'iy qurilmalar. Neyroprostetikaga misol qilib miya-kompyuter interfeyslari (BCI), chuqur miya stimulyatsiyasi, orqa miya stimulyatorlari (SCS), siydik pufagini boshqarish implantlari, koxlear implantlar va yurak stimulyatorlari kiradi.

Global Market Insight-ning 2019 yil avgust oyidagi hisobotida keltirilgan ma'lumotlarga ko'ra, dunyo bo'ylab yuqori oyoq protezlari qiymati 2025 yilga kelib 2,3 milliard AQSh dollaridan oshishi kutilmoqda. 2018 yilda xuddi shu hisobot asosida dunyo miqyosidagi bozor qiymati bir milliard AQSh dollariga yetdi. Taxminan ikki million amerikalik amputatsiya qilingan va har yili 185000 dan ortiq amputatsiya qilingan, deya xabar beradi Milliy Limb Loss Information Center. Hisobotga ko'ra tomirlar kasalligi AQSh amputatsiyasining 82 foizini tashkil qiladi.

Mioelektrik protez, amputatsiya qilingan tana qismlarini foydalanuvchining mavjud mushaklari tomonidan faollashtiriladigan tashqi quvvat bilan ishlaydigan sun'iy a'zo bilan almashtirish uchun ishlatiladi. EPFL tadqiqot guruhining fikriga ko'ra, bugungi kunda mavjud bo'lgan tijorat moslamalari foydalanuvchilarga yuqori darajadagi avtonomiyalarni taqdim etishi mumkin, ammo epchillik insonning qo'li buzilmagan joyda deyarli epchil.

«Tijorat qurilmalari odatda bitta erkinlik darajasini boshqarish uchun ikkita yozuvli kanal tizimidan foydalanadilar; ya'ni egiluvchanlik uchun bitta sEMG kanali va kengaytma uchun bitta kanal », deb yozgan EPFL tadqiqotchilari. "Intuitiv bo'lishiga qaramay, tizim ozgina epchillikni ta'minlaydi. Odamlar mioelektrik protezlardan yuqori stavkalarda voz kechishadi, chunki qisman bu qurilmalarning narxi va murakkabligi uchun boshqarish darajasi etarli emas deb o'ylashadi. "

Mioelektrik protezlar bilan epchillik muammosini hal qilish uchun EPFL tadqiqotchilari neyroinjiniring, robototexnika va sun'iy intellektning ilmiy maydonlarini birlashtirib, motor buyrug'ining bir qismini yarim avtomatlashtirish uchun "umumiy" uchun kontseptsiyani o'rganish uchun fanlararo yondashuvni qo'lladilar. boshqaruv."

Silvestro Micera, EPFLning Bertarelli Foundation Translational neyroinjiniring kafedrasi va Italiyadagi Scuola Superiore Sant'Anna bioelektronika professori, robot qo'llarni boshqarish bo'yicha ushbu umumiy yondashuv miya va boshqa neyroprostetik maqsadlar uchun klinik ta'sir va qulaylikni yaxshilashi mumkin. - mashinasozlik interfeyslari (BMI) va bionik qo'llar.

"Tijorat protezlari mutanosib emas, balki tasniflagichga asoslangan dekoderlardan ko'proq foydalanishining bir sababi shundaki, klassifikatorlar ma'lum bir pozitsiyada mustahkamroq saqlanib qoladi", deb yozgan tadqiqotchilar. "Ushbu nazorat turi tasodifiy tushib ketishning oldini olish uchun juda mos keladi, ammo qo'l holatining sonini cheklab, foydalanuvchi agentligini qurbon qiladi. Umumiy nazoratni amalga oshirishimiz foydalanuvchi agentligi uchun ham, mustahkamlikni anglash uchun ham imkon beradi. Bo'sh joyda foydalanuvchi qo'l harakatlarini to'liq nazorat qiladi, bu esa tushunish uchun irodaviy ravishda oldindan shakllantirishga imkon beradi. "

Ushbu tadqiqotda EPFL tadqiqotchilari dasturiy ta'minot algoritmlarini loyihalashtirishga e'tibor qaratdilar - tashqi tomonlar tomonidan taqdim etilgan robot apparati KUKA IIWA 7 robotiga o'rnatilgan Allegro Hand, OptiTrack kamera tizimi va TEKSCAN bosim sezgichlaridan iborat.

EPFL olimlari sun'iy qo'lda barmoqlarning harakatiga aylantirish uchun foydalanuvchi niyatini qanday izohlashni o'rganish uchun ko'p qatlamli pertseptron (MLP) yaratish orqali kinematik mutanosib dekoder yaratdilar. Ko'p qavatli pertseptron - bu orqaga surish usulidan foydalanadigan, sun'iy neyron tarmoq. MLP - bu ma'lumotlar sun'iy asab tarmog'i orqali tsikl yoki tsiklga nisbatan bir yo'nalishda oldinga siljiydigan chuqur o'rganish usuli.

Algoritm bir qator qo'l harakatlarini amalga oshiruvchi foydalanuvchidan kirish ma'lumotlari bilan o'qitiladi. Tezroq konvergentsiya vaqtini olish uchun Levenberg-Markard usulidan gradient tushish o'rniga tarmoq og'irliklarini moslashtirishda foydalanilgan. To'liq modelli mashg'ulotlar jarayoni tez o'tdi va har bir mavzu uchun 10 daqiqadan kam vaqt sarflandi, bu algoritmni klinik foydalanish nuqtai nazaridan amaliy qildi.

"Ampute uchun aslida mushaklarni qisqarishi juda qiyin, barmoqlarimizning harakatlanish usullarini boshqarish uchun juda ko'p turli xil usullar", - deydi tadqiqot tadqiqotining birinchi muallifi bo'lgan EPFL Translational Neural Engineering Laboratoriyasida Kati Zhuang. . "Biz nima qilayapmiz, biz bu datchiklarni qolgan stumbga qo'yamiz, keyin ularni yozib olamiz va harakatlanish signallari nima ekanligini izohlashga harakat qilamiz. Ushbu signallar biroz shovqinli bo'lishi mumkinligi sababli, bizga kerak bo'lgan narsa - bu mushaklardan mazmunli faoliyatni chiqaradigan va ularni harakatlarga talqin qiladigan mashinani o'rganish algoritmi. Va bu harakatlar robotik qo'llarning har bir barmog'ini boshqaradi ".

Barmoqlarning harakatlarini mashinada bashorat qilish 100 foizga to'g'ri kelmasligi mumkinligi sababli, EPFL tadqiqotchilari sun'iy qo'lni faollashtirish va dastlabki aloqa o'rnatilgandan so'ng ob'ekt atrofida avtomatik ravishda yopila boshlash uchun robot avtomatizatsiyasini o'z ichiga olgan. Agar foydalanuvchi ob'ektni qo'yib yubormoqchi bo'lsa, u faqat bitta - robot boshqaruvchisini o'chirish uchun qo'lni ochishga urinib ko'rishi va foydalanuvchini qo'lini qayta boshqarishi kerak.

EPFL-ning o'quv algoritmlari va tizimlari laboratoriyasini boshqaruvchi Oude Billardning so'zlariga ko'ra, robot qo'l 400 millisekund ichida reaksiyaga kirisha oladi. "Barmoqlar bo'ylab bosim sezgichlari bilan jihozlangan, u ob'ektni siljiyotganini miya aslida sezmaguncha, u reaksiyaga kirishishi va ob'ektni barqarorlashtirishi mumkin", dedi Billard.

Sun'iy intellektni neyroinjiniring va robototexnika sohalarida qo'llash orqali EPFL olimlari mashina va foydalanuvchi niyati o'rtasida umumiy boshqaruvning yangi yondashuvini - neyroprostetik texnologiyalarning rivojlanishini namoyish etdilar.

Mualliflik huquqi © 2019 Cami Rosso Barcha huquqlar himoyalangan.