مرد نیمه‌معلول به‌کمک بازوی رباتیک متصل به ذهن خود توانست غذا بخورد
پیشرفت‌های اخیر در علوم اعصاب، رباتیک و نرم‌افزار به دانشمندان امکان داده است تا سیستمی رباتیک بسازند که می‌تواند به سیگنال‌های حرکت ماهیچه‌های فردی نیمه‌معلول واکنش نشان دهد. فعالیت سیستم رباتیک جدید ازطریق رابط مغز-کامپیوتر انجام می‌گیرد. به‌لطف سیستم مذکور، انسان و ربات باهم همکاری می‌کنند تا انجام برخی کارها برای فردی نیمه‌معلول به‌سادگی آب خوردن باشد.
براساس گزارش Frontiers Media، در آزمایش انجام‌شده‌ی پژوهشگران دو بازوی رباتیک به فردی نیمه‌معلول متصل شد که در یک دست چنگال و در دست دیگر چاقو قرار داشت. در همین حین صدایی کامپیوتری کارهای در حال انجام را بیان می‌کند: «حرکت چنگال به‌سمت غذا» و «برداشتن چاقو».
فردی که روی صندلی نشسته، یک تکه کیک را جلو خود می‌بیند. این فرد پس از شنیدن دستورهای انتقالی ازطریق صدای کامپیوتری (نظیر انتخاب محل برش) حرکات ظریفی با دستش انجام می‌دهد و بازوهای رباتیک بخش کوچکی از کیک را برش می‌دهند. دستور بعدی شنیده می‌شود: «انتقال غذا به دهان». فرد نیمه‌معلول حرکاتی ظریف با دستش انجام می‌دهد و بازوی رباتیک دیگر کیک را به‌سمت دهان او میبرد.
در مدت‌زمان کمتر از ۹۰ ثانیه، فردی که در بخش بالاتنه‌ی خود تحرک بسیار محدود دارد و تقریباً در ۳۰ سال اخیر نتوانسته از انگشتانش استفاده کند، با اتکا بر ذهن و دو بازوی رباتیک بدون اینکه به فرد دیگری نیاز داشته باشد، کیک می‌خورد.
تیمی تحقیقاتی به رهبری پژوهشگران آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز ایالت مریلند آمریکا در همکاری با اعضای گروه طب فیزیکی و توانبخشی دانشکده‌ی پزشکی جانز هاپکینز مقاله‌ی جدیدی در مجله‌ی Frontiers in Neurorobotics منتشر کرده‌اند تا جزئیات سیستم رباتیک جدید خودشان را که از یک جفت بازوی مصنوعی و رابط مغز-کامپیوتر تشکیل شده است، دردسترس قرار دهند.
تماشا در آپارات
سیستم‌های مغز-کامپیوتر همان‌طورکه از نامشان پیدا است، ارتباط مستقیمی بین مغز انسان و کامپیوتر برقرار می‌کنند. این سیستم‌ها سیگنال‌های عصبی را رمزگشایی و ترجمه می‌کنند تا فرد بتواند با اتکا بر ذهنش برخی اعمال خارجی نظیر حرکت‌دادن نشانگر ماوس در صفحه‌نمایش انجام دهد.
پیشرفت‌های اخیر به تولید سیستمی منتهی شده است که خوردن کیک را نیز امکان‌پذیر می‌کند. این اقدام شاید در نگاه اول ساده باشد؛ اما دستاورد بزرگی محسوب می‌شود. در مطالعه‌ی پژوهشگران دانشگاه جانز هاپکینز، سیگنال‌های حرکت ماهیچه در مغز به فرد نیمه‌معلول برای کنترل بازوهای رباتیک کمک کردند.
مطالعه‌ی جدید حاصل بیش از ۱۵ سال تحقیق در حوزه‌ی علوم اعصاب، رباتیک و نرم‌افزار است. این مطالعه که با همکاری دو بخش بزرگ از دانشگاه جانز هاپکینز انجام شده، بخشی از پروژه‌ی تحقیقاتی بزرگ‌تری به نام «دگرگونی اندام‌های مصنوعی» است. آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته‌ی دفاعی ایالات متحده (موسوم به دارپا) حمایت خود را از این پروژه اعلام کرده است.
مقاله‌ی جدید دانشمندان شامل جزئیات مدلی نوآورانه برای کنترل بازوی رباتیک است و به فرد امکان می‌دهد با کمترین ورودی ذهنی، یک جفت بازوی مصنوعی رباتیک را حرکت دهد. دکتر فرانچسکو تنوره، مدیر ارشد پروژه در تیم تحقیق و توسعه‌ی اکتشافی آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز و نویسنده‌ی ارشد مقاله می‌گوید: «این رویکرد کنترل اشتراکی با هدف استفاده از توانایی‌های ذاتی رابط مغز-کامپیوتر و سیستم رباتیک طرحی شده است. این رویکرد شرایطی دو سر برد برای ما فراهم می‌کند و کاربر می‌تواند رفتار عضوهای مصنوعی هوشمند را شخصی‌سازی کند.»
دکتر تنوره روی رابط عصبی و علوم اعصاب کاربردی تمرکز دارد. او درادامه می‌گوید: «نتایج ما مقدماتی است؛ اما از اینکه می‌توانیم به افراد دارای توانایی محدود احساس حقیقی کنترل روی دستگاه‌های کمکی هوشمند را بدهیم، هیجان‌زده‌ایم.»
یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های صنعت رباتیک که در مقاله‌ی جدید به آن اشاره شده، ترکیب خودمختاری ربات با دستورهای محدود انسان است. دکتر دیوید هندلمن، نویسنده‌ی اول مقاله و مهندس ارشد در شعبه‌ی سیستم‌های هوشمند تیم تحقیق و توسعه‌ی اکتشافی آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز، می‌گوید بخش اعظم کار را دستگاه رباتیک انجام می‌دهد؛ اما رابط مغز-کامپیوتر به کاربر امکان می‌دهد رفتارهای ربات را طبق سلیقه‌ی خودش شخصی‌سازی کند.
دکتر هندلمن بیان می‌کند: «ربات‌ها به‌منظور انجام وظایفی انسان‌مانند برای افرادی با توانایی حرکتی محدود باید مهارت و چالاکی مشابه انسان را داشته باشند. داشتن مهارت انسان‌مانند نیازمند کنترل کامل ساختار پیچیده‌ی رباتیک است. هدف ما این است کنترل برخی چیزهای کوچک را که برای کارهایی خاص اهمیت دارند، برای کاربر ساده کنیم.»
مقاله‌های مرتبط:
- ساخت نخستین بازوی رباتیک با امکان کنترل توسط مغز انسان
- مرد معلول به‌کمک اسکلت خارجی کنترل‌پذیر با ذهن توانست راه برود
دکتر پابلو سلنیک، پژوهشگر اصلی پروژه در گروه طب فیزیکی و توانبخشی دانشکده‌ی پزشکی جانز هاپکینز می‌گوید: «تعامل انسانی-کامپیوتری که در این پروژه به‌نمایش گذاشته شد، نشان‌دهنده‌ی قابلیت‌های بالقوه‌ای در این سیستم‌ها است که می‌توانند به افراد معلول کمک کنند.» این پروژه‌ی تحت‌حمایت دارپا در آگوست ۲۰۲۰ (مرداد و شهریور ۱۳۹۹) به‌پایان رسید؛ اما اعضای آزمایشگاه فیزیک کاربردی و دانشکده‌ی پزشکی دانشگاه جانز هاپکینز به همکاری با سایر مؤسسه‌ها ادامه می‌دهند تا کارکردهای بیشتری از رابط‌های مغز-کامپیوتر را کشف کنند.
تحقیقات قبلی نشان می‌دهد ایجاد تحریک حسی در افراد دچار قطع عضو باعث می‌شود این افراد احساس کنند که عضوی خیالی دارند. نسل بعدی دستگاه رباتیک ممکن است از نتایج این تحقیقات نیز استفاده کند. دانشمندان می‌گویند اضافه‌کردن بازخورد حسی به سیستم و انتقال مستقیم آن به مغز کاربر، ممکن است به تولید دستگاهی پیشرفته‌تر منتهی شود تا کاربر بتواند بدون نیاز به برقراری ارتباط بصری مداوم، برخی کارها را انجام دهد.
دکتر تنوره می‌گوید پژوهشگران همچنان با مشکلات زیادی مواجه هستند و یکی از اهداف بهبود زمان انجام کار با بازوهای رباتیک و افزایش دقت آن‌ها است. دانشمندان امیدوار هستند روزی سیستمی رباتیک بسازند که توانایی‌های فراتر از انجام کارهای روزانه داشته باشد.
