Bag-ong Neuroprosthetic Mao ang usa ka Breakthrough sa AI Robotics

Gipahibalo sa mga syentista sa EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) sa Switzerland ang paghimo sa una sa kalibutan alang sa robotic hand control — usa ka bag-ong klase nga neuroprosthetic nga naghiusa sa pagpugong sa tawo gamit ang artipisyal nga intelligence (AI) nga awtomatiko alang sa labi ka kadaghan sa robot ug gipatik ang ilang panukiduki sa Septyembre 2019 sa Kahibalo sa Kalikasan sa Makina .

Ang mga Neoproprosthetics (neural prosthetics) usa ka artipisyal nga aparato nga makapukaw o makapaayo sa sistema sa nerbiyos pinaagi sa pagpadasig sa elektrisidad aron mabayran ang mga kakulangan nga nakaapekto sa mga kahanas sa motor, panghunahuna, panan-aw, pandungog, komunikasyon, o mga kahanas sa pamati. Ang mga pananglitan sa mga neuroprosthetics nag-uban sa mga interface sa utok-kompyuter (BCI), pagdasig sa lawom nga utok, stimulator sa taludtod (SCS), mga implant sa pagpugong sa pantog, mga cochlear implant, ug mga cardiac pacemaker.

Ang kantidad sa tibuuk kalibutan nga labi sa taas nga prosthetics gilauman nga molapas sa 2.3 bilyon nga USD sa 2025, pinauyon sa mga numero gikan sa usa ka ulat sa Agosto 2019 sa Global Market Insight. Sa 2018, ang kantidad sa merkado sa tibuuk kalibutan nakaabot sa us aka bilyon nga USD pinauyon sa parehas nga report. Gibanabana nga duha ka milyon nga mga Amerikano ang mga amputee, ug adunay labaw sa 185,000 nga mga pagputol nga gihimo matag tuig, sumala sa National Limb Loss Information Center. Ang sakit nga vaskular mikabat sa 82 porsyento nga mga amputasyon sa Estados Unidos sumala sa report.

Ang usa ka myoelectric prosthesis gigamit aron mapulihan ang mga putol nga bahin sa lawas sa usa ka eksternal nga gipaandar nga artipisyal nga sanga nga gipaandar sa mga naagi nga kaunuran sa mogamit. Pinauyon sa koponan sa panukiduki sa EPFL, ang mga gamit nga komersyal nga magamit karon makahatag sa mga taggamit usa ka hataas nga lebel sa awtonomiya, apan ang pagkamaayo dili maabut sama ka abtik sa dili buut nga kamut sa tawo.

"Ang mga komersyal nga aparato kanunay nga naggamit sistema nga adunay duha ka recording-channel aron makontrol ang usa ka degree nga kagawasan; kana mao, usa ka sEMG nga agianan alang sa pagbaluktot ug usa alang sa paglugway, ”sulat sa mga tigdukiduki sa EPFL sa ilang pagtuon. "Samtang intuitive, ang sistema naghatag gamay nga kahanas. Gibiyaan sa mga tawo ang myoelectric prostheses sa taas nga presyo, sa bahin tungod kay gibati nila nga ang lebel sa pagpugong dili igo aron takus sa presyo ug pagkakumplikado sa kini nga mga aparato. ”

Aron masulbad ang problema sa kalantip sa myoelectric prostheses, ang mga tigdukiduki sa EPFL mikuha usa ka interdisiplina nga pamaagi alang sa kini nga pamatuud sa konsepto nga konsepto pinaagi sa paghiusa sa mga siyentipikong natad sa neuroengineering, robotics, ug artipisyal nga paniktik aron mahimo’g semi-awtomatiko ang usa ka bahin sa mando sa motor alang sa "gipaambitan pagpugong. ”

Si Silvestro Micera, ang EPAR's Bertarelli Foundation Chair sa Translational Neuroengineering, ug Propesor sa Bioelectronics sa Scuola Superiore Sant'Anna sa Italya, nagtan-aw sa kini nga gipaambit nga pamaagi alang sa pagpugong sa mga kamot nga robotic mahimong mapaayo ang epekto sa klinikal ug magamit alang sa daghang mga katuyoan sa neuroprosthetic sama sa utok -ang mga interface sa makina (BMI) ug bionic nga mga kamut.

"Ang usa ka katarungan ngano nga ang mga komersyo nga prosteye kanunay nga gigamit ang mga decoder nga gibase sa klasipikasyon imbis nga managsama tungod kay ang mga pagklasipikar labi ka kusgan nga nagpabilin sa usa ka piho nga pustura," misulat ang mga tigdukiduki. "Alang sa pagdakup, kini nga klase nga pagkontrol maayo nga mapugngan ang aksidente nga paghulog apan nagsakripisyo sa ahensya sa gumagamit pinaagi sa pagpugong sa gidaghanon sa posibling mga postura sa kamut. Ang among pagpatuman sa gipaambitan nga pagpugong nagtugot alang sa parehas nga ahensya sa gumagamit ug pagkupot sa kakusog. Sa libre nga wanang, ang tiggamit adunay hingpit nga pagpugong sa mga lihok sa kamut, nga nagtugot usab sa pagbuut-buut sa pre-paghulma alang sa pagdakup. "

Sa kini nga pagtuon, ang mga tigdukiduki sa EPFL nakapunting sa laraw sa mga algorithm sa software — ang robotic hardware nga gihatag sa mga panggawas nga partido gilangkoban sa usa ka Allegro Hand nga gitaod sa robot nga KUKA IIWA 7, usa ka sistema sa OptiTrack camera ug mga sensor sa presyur sa TEKSCAN.

Ang mga siyentipiko sa EPFL naghimo usa ka kinematic proportional decoder pinaagi sa paghimo sa usa ka multilayer perceptron (MLP) aron mahibal-an kung giunsa mahubad ang katuyoan sa mogamit aron mahubad kini sa paglihok sa mga tudlo sa usa ka artipisyal nga kamot. Ang usa ka multilayer perceptron usa ka feedforward nga artipisyal nga neural network nga gigamit ang backpropagation. Ang MLP usa ka lawom nga pamaagi sa pagkat-on diin ang kasayuran moabante sa usa ka direksyon, kontra sa usa ka siklo o loop pinaagi sa artipisyal nga neural network.

Ang algorithm gibansay sa input data gikan sa mogamit sa usa ka serye sa mga paglihok sa kamut. Alang sa mas paspas nga oras sa pagtagbo, gigamit ang paagi nga Levenberg – Marquardt alang sa pagpahaum sa mga gibug-aton sa network imbis nga gradient nga kagikan. Ang tibuuk nga modelo sa proseso sa pagbansay dali ug wala moubus sa 10 minuto alang sa matag usa ka hilisgutan, gihimo nga praktikal ang algorithm gikan sa panan-aw nga gigamit sa klinikal.

"Alang sa usa ka amputee, sa tinuud lisud nga makontrata ang mga kaunuran sa daghan, daghang lainlaing mga paagi aron makontrol ang tanan nga mga paagi nga molihok ang among mga tudlo," ingon ni Katie Zhuang sa EPFL Translational Neural Engineering Lab, kinsa ang una nga tagsulat sa pagtuon sa panukiduki. . "Ang gihimo namon gibutang namon kini nga mga sensor sa nahabilin nga tuod, ug pagkahuman girekord kini ug gisulayan paghubad kung unsa ang mga signal sa kalihukan. Tungod kay kini nga mga signal mahimo’g usa ka gamay nga saba, ang kinahanglan naton mao ang kini nga makina sa pagkat-on nga algorithm nga nagkuha makahuluganon nga kalihokan gikan sa mga kaunuran ug gihubad kini ngadto sa mga paglihok. Ug kini nga mga lihok mao ang nagkontrol sa matag tudlo sa mga robotic nga kamot. ”

Tungod kay ang mga tagna sa makina sa mga lihok sa tudlo mahimo nga dili 100 porsyento nga ensakto, ang mga tigdukiduki sa EPFL gilakip ang robotic automation aron mahimo ang artipisyal nga kamut ug aron awtomatikong magsugod sa pagsira sa palibot sa usa ka butang kung mahimo na ang una nga kontak. Kung ang tiggamit gusto buhian ang usa ka butang, ang kinahanglan lang niya buhaton mao ang pagsulay nga buksan ang kamut aron mapalong ang robotic controller, ug ibalik ang tiggamit sa pagkontrol sa kamut.

Pinauyon kay Aude Billard nga nangulo sa Mga Algorithm sa Pagkat-on ug Sistema sa Laboratoryo sa EPFL, ang robotic nga kamot makahimo sa pag-react sa sulud sa 400 milliseconds. "Gisangkapan sa mga sensor sa presyur sa tanan nga mga tudlo, mahimo kini nga reaksyon ug mapalig-on ang butang sa wala pa mahibal-an sa utok nga ang butang nadulas," ingon ni Billard.

Pinaagi sa pagpadapat sa artipisyal nga paniktik sa neuroengineering ug robotics, gipakita sa mga siyentista sa EPFL ang bag-ong pamaagi sa managsama nga pagpugong sa taliwala sa makina ug intensyon sa gumagamit — usa ka pag-uswag sa teknolohiya nga neuroprosthetic.

Copyright © 2019 Cami Rosso Tanan nga mga katungod gigahin.