Потеря руки для человека является невосполнимой – сразу же теряется способность к выполнению жизненно важных функций. Попытки использования даже современных нейропротезов малоэффективны - компенсируется лишь малая часть утраченных возможностей, поэтому исследователи попытались объединить нейропротез с искусственным интеллектом. В итоге удалось создать думающую кибернетическую руку, способную работать с крайне высокой точностью.

Протезирование и нейроинтерфейсы

Нервная система человека в своей работе использует электричество, как и любое современное электронно-механическое устройство. При помощи электричества запускается и работает сердце, контролируется работа мускулатуры и прочих систем организма. Исследователям даже удалось создать нейроинтерфейс, при помощи которого считываются и расшифровываются слабые импульсы нервной системы. Попытки же создания полноценного протеза успехом не увенчались: преобразовать нейроимпульсы в команды, способные на достаточном уровне управлять рукой и кистью, оказалось не так просто. По этой причине группа исследователей решила использовать для этого процесса искусственный интеллект.

Воспользовавшись последними разработкам в области применения искусственного интеллекта, они смогли создать кибернетическую руку, которая может с высокой точностью распознавать совершаемое отсутствующей рукой действие. Её самое главное отличие от многих устройств, управляемых при помощи ИИ, состоит в полной автономности.

Рождение будущего

Исследователи решили заставить саму руку производить вычисления, необходимые для интерпретации получаемых от нервных окончаний сигналов. Сами сигналы получаются при помощи специально разработанного биоэлектронного комплекса, нейронного интерфейса. Полученные импульсы передаются на нейронный декодер, который расшифровывает аналоговый электрический сигнал и преобразует его в управляющие сигналы для протеза. Казалось бы, на словах схема простая, но на деле она оказалась крайне сложной. Нервных сигналов очень много, их дешифровка и интерпретация – дело нелёгкое. Поэтому всю работу возложили на искусственный интеллект, предварительно составив для него специальную программу глубокого обучения. Получив на выходе упорядоченные управляющие сигналы, электроника взаимодействует с электромеханическим протезом. Тот снабжён многочисленными сервоприводами, поэтому может двигать пальцами с достаточно высокой точностью. На кончиках пальцев протеза разместили тактильные датчики, обеспечив таким образом обратную связь.

Если опустить слишком сложные технические подробности, работу кибернетического протеза можно разбить на несколько этапов. На первом из них биоэлектронные сенсоры получают сигнал от нервных окончаний и посредством специально сконструированной для этого электроники передают его в нейродекодер на базе модуля NVIDIA Jetson Nano. В нём очищенный от шума сигнал пропускается через свёрточную нейросеть с 64 слоями. Промежуточным результатом работы является управляющая последовательность для всей кисти, а она потом делится на отдельные последовательности для каждого из пальцев.

Важную часть работы нейросети составляет прогноз предполагаемых действий. На основе имеющихся у искусственного интеллекта шаблонов, декодированных данных, а также данных о предыдущем движении, тот может с точностью до 95% предсказать следующее движение, которое желает совершить человек. Таким образом нейродекодер может очень точно управлять механической кистью. Кибернетическая рука пока что находится на стадии глубокой разработки и требует приложения громадных усилий. Несмотря на это уже сейчас она показывает отличные и обнадёживающие результаты. С совершенствованием программного обеспечения и электроники эта разработка вполне может дотянуть до уровня полного аналога человеческой руки.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!