Представьте себе, что вы печатаете с помощью роботизированной руки, контролируемой только вашим мозгом. Это будущее стало ближе благодаря неинвазивному прорыву в области BCI.
Человек в кепке с сигналом от мозга управляет роботизированной рукой с помощью одной лишь мысли.
Инженерный факультет Университета Карнеги-Меллона Официальный YouTube
Вспомогательная робототехника и интерфейсы мозг-компьютер (BCI) быстро преобразуют то, как люди с ограниченными возможностями возвращают себе независимость. Эти технологии позволяют пользователям управлять внешними устройствами, такими как протезы или роботизированные конечности, используя сигналы мозга вместо движений мышц.
Хотя инвазивные BCI показали точный контроль, они требуют хирургического вмешательства и длительного обслуживания. Это ограничивает их использование небольшой группой пациентов.
Теперь исследователи из Университета Карнеги — Меллона совершили крупный прорыв в области неинвазивной технологии BCI.
Используя электроэнцефалографию (ЭЭГ), они смогли в режиме реального времени управлять роботизированной рукой с помощью мысли на уровне отдельных пальцев.
Глубокое обучение обеспечивает точный контроль
Группа ученых под руководством профессора Бин Хе разработала систему, которая позволяет пользователям манипулировать роботизированными пальцами, просто представляя движение.
Добровольцы смогли выполнить задания двумя и тремя пальцами, не напрягая ни одной мышцы.
«В нашем исследовании испытуемые могли успешно выполнять задачи по управлению несколькими пальцами, просто думая об этом», — сказал Бин Хе, профессор биомедицинской инженерии в Университете Карнеги-Меллона.
Система преобразует сигналы ЭЭГ в движения пальцев робота, используя стратегию декодирования на основе глубокого обучения.
Нейронная сеть была настроена на непрерывное и точное декодирование двигательного намерения пользователя, преодолевая пространственные ограничения традиционных методов, основанных на ЭЭГ.
«Это было достигнуто с помощью новой стратегии декодирования на основе глубокого обучения и механизма тонкой настройки сети для непрерывного декодирования неинвазивных сигналов ЭЭГ», — отмечается в исследовании.
Прокладывает путь к естественному взаимодействию
Bin Он потратил более двух десятилетий на разработку неинвазивных BCI. Его лаборатория уже осуществила первый полет дрона, движение роботизированной руки и управление роботизированной рукой, все это с помощью ЭЭГ.
Это последнее достижение приближает технологию к практическому повседневному использованию.
«Улучшение функции рук является главным приоритетом как для людей с ограниченными возможностями, так и для здоровых людей, поскольку даже небольшие улучшения могут существенно повысить возможности и качество жизни», — сказал он.
В отличие от хирургически имплантируемых ИМК, эта система является внешней, безопасной и адаптируемой к различным условиям.
Это расширяет возможности его использования для гораздо более широкого круга лиц, включая людей с нарушениями двигательных функций или восстанавливающихся после травм.
«Полученные в ходе этого исследования результаты обладают огромным потенциалом для повышения клинической значимости неинвазивных интерфейсов мозг-компьютер и обеспечения возможности их применения среди более широких слоев населения», — добавил он.
Помимо медицинской реабилитации, способность управлять роботизированными руками с такой точностью открывает возможности для выполнения широкого спектра задач, таких как набор текста или манипулирование небольшими предметами с минимальными физическими усилиями.
Система воспроизводит естественную ловкость человеческих рук, что является долгожданной целью в протезировании.
Продолжая совершенствовать свою систему, команда стремится расширить ее возможности для выполнения еще более сложных задач.
В исследовании также подчеркивается сила междисциплинарного сотрудничества, объединяющего нейронауку, инженерию и искусственный интеллект для решения реальных задач.
При дальнейшем развитии неинвазивные интерфейсы мозг-компьютер могут изменить подход к интеграции вспомогательных технологий в жизнь людей, не просто восстанавливая утраченные функции, но и предлагая интуитивно понятные расширения возможностей человеческого тела.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Sourse: interestingengineering.com
