แขนหุ่นยนต์ตัวแรกของมันทำงานได้โดยไม่ต้องปลูกถ่ายสมอง
การทดลองครั้งแรกของนักวิทยาศาสตร์โดยใช้อินเทอร์เฟซความเที่ยงตรงสูงที่ไม่รุกล้ำเพื่อควบคุมแขนหุ่นยนต์ประสบความสำเร็จ ในอนาคตนักวิจัยมุ่งมั่นที่จะพัฒนาเทคโนโลยีให้สมบูรณ์แบบเพื่อให้สามารถใช้งานได้ในวงกว้างมากขึ้น
แขนหุ่นยนต์และเครื่องมือหุ่นยนต์อื่น ๆ อาจดูเหมือนเป็นการพัฒนาที่ล้ำยุค แต่มีมานานหลายปีแล้วโดยช่วยเหลือศัลยแพทย์และวิศวกร
แขนขาเทียมที่พบได้น้อยกว่าคือแขนหุ่นยนต์ที่ช่วยให้ผู้ที่สูญเสียแขนขากลับมามีอิสระในการเคลื่อนไหว
ชายคนหนึ่งจากฟลอริดาเป็นข่าวพาดหัวในปี 2018 หลังจากได้รับแขนขาเทียมแบบแยกส่วนซึ่งเป็นแขนหุ่นยนต์เพื่อทดแทนแขนที่เขาเสียไปในปี 2550 เนื่องจากโรคมะเร็ง
ชายคนนี้สามารถควบคุมแขนหุ่นยนต์ของเขาได้ด้วยการ "กำหนดทิศทางใหม่" ของปลายประสาทบางส่วน แต่จนถึงตอนนี้ขาเทียมนี้ซึ่งพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ในบัลติมอร์ - ยังไม่มีให้บริการสำหรับคนอื่น ๆ ที่อาจต้องการมันด้วย
อีกโครงการหนึ่ง - จากมหาวิทยาลัยชิคาโกในอิลลินอยส์ - ได้ทำการทดสอบแขนเทียมต้นแบบในลิงลิงแสม สัตว์ทั้งหมดได้รับการช่วยเหลือด้วยการตัดแขนขาเนื่องจากได้รับบาดเจ็บรุนแรงและสามารถควบคุมแขนขาเทียมได้ด้วยการปลูกถ่ายสมองแบบพิเศษ
ตอนนี้นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอนในพิตต์สเบิร์กรัฐเพนซิลวาเนียและมหาวิทยาลัยมินนิโซตาในมินนิอาโปลิสได้จัดการใช้อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมองที่ไม่บุกรุกเพื่อควบคุมแขนหุ่นยนต์เป็นครั้งแรก นักวิทยาศาสตร์รายงานความสำเร็จของพวกเขาในเอกสารการศึกษาที่ปรากฏในวารสาร วิทยาศาสตร์หุ่นยนต์.
เทคโนโลยีที่ได้รับการปรับปรุงสูง
Bin He จาก Carnegie Mellon เป็นผู้นำทีมวิจัยที่ใช้อินเทอร์เฟซที่ไม่ต้องใช้การปลูกถ่ายสมองซึ่งเป็นขั้นตอนการบุกรุกเพื่อประสานการเคลื่อนไหวของแขนหุ่นยนต์
ศ. เขาและเพื่อนร่วมงานต้องการพัฒนาวิธีการเชื่อมต่อสมองและขาเทียมแบบยืดหยุ่นที่มีความเที่ยงตรงสูงและไม่รุกล้ำเนื่องจากการใส่รากฟันเทียมไม่จำเป็นต้องมีเพียงทักษะและความแม่นยำในการผ่าตัดที่สูงเท่านั้น แต่ยังต้องใช้เงินเป็นจำนวนมากเนื่องจากการปลูกถ่ายมีราคาแพง นอกจากนี้การปลูกถ่ายสมองยังมีความเสี่ยงต่อสุขภาพหลายประการรวมถึงการติดเชื้อ
ทุกแง่มุมเหล่านี้มีส่วนทำให้ผู้คนจำนวนน้อยที่ได้รับขาเทียมหุ่นยนต์ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จาก Carnegie Mellon และมหาวิทยาลัยมินนิโซตาจึงพยายามที่จะพลิกตารางโดยการพัฒนาเทคโนโลยีที่ไม่รุกล้ำ
ยังมีความท้าทายมากมายในการทำเช่นนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งความจริงที่ว่าอินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมองก่อนหน้านี้ไม่สามารถถอดรหัสสัญญาณประสาทจากสมองได้อย่างน่าเชื่อถือและไม่สามารถควบคุมแขนขาของหุ่นยนต์ได้อย่างราบรื่นแบบเรียลไทม์
“ มีความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในอุปกรณ์หุ่นยนต์ควบคุมจิตใจโดยใช้การปลูกถ่ายสมอง เป็นวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยม” ศาสตราจารย์ He กล่าวถึงขั้นตอนก่อนหน้านี้ในการค้นหาเทคโนโลยีที่“ พึ่งพาได้”
“ แต่การไม่รุกล้ำเป็นเป้าหมายสูงสุด ความก้าวหน้าในการถอดรหัสประสาทและประโยชน์ในทางปฏิบัติของการควบคุมแขนหุ่นยนต์แบบไม่รุกล้ำจะมีผลกระทบที่สำคัญต่อการพัฒนาเซลล์ประสาทที่ไม่รุกล้ำในที่สุด” เขากล่าวเสริม
ในโครงการปัจจุบันศ. เขาและทีมงานได้ใช้เทคนิคการตรวจจับและการเรียนรู้ของเครื่องเฉพาะเพื่อ "สร้าง" "การเชื่อมต่อ" ที่เชื่อถือได้ระหว่างสมองกับแขนหุ่นยนต์
อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมองแบบไม่บุกรุกของทีมสามารถถอดรหัสสัญญาณประสาทได้สำเร็จทำให้บุคคลสามารถควบคุมแขนหุ่นยนต์แบบเรียลไทม์ได้เป็นครั้งแรกโดยสั่งให้เคอร์เซอร์ติดตามการเคลื่อนไหวของเคอร์เซอร์บนหน้าจออย่างต่อเนื่องและราบรื่น
ศ. เขาและเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าแนวทางของพวกเขาซึ่งรวมถึงการฝึกอบรมผู้ใช้ในปริมาณที่สูงขึ้นรวมถึงวิธีการ "แปล" สัญญาณประสาทที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น - การเรียนรู้อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมองและคอมพิวเตอร์ดีขึ้นประมาณ 60% นอกจากนี้ยังปรับปรุงการติดตามเคอร์เซอร์อย่างต่อเนื่องของแขนหุ่นยนต์ได้มากกว่า 500%
จนถึงขณะนี้นักวิจัยได้ทดสอบเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมของพวกเขาด้วยการทำงานร่วมกันของผู้เข้าร่วมที่มีร่างกายฉกรรจ์ 68 คนซึ่งเข้าร่วมมากถึง 10 ครั้งในแต่ละครั้ง ความสำเร็จของการทดลองเบื้องต้นเหล่านี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์หวังว่าในที่สุดพวกเขาจะสามารถนำเทคโนโลยีนี้ไปสู่ผู้ที่ต้องการได้
“ แม้จะมีความท้าทายทางเทคนิคโดยใช้สัญญาณที่ไม่รุกล้ำ แต่เราก็มุ่งมั่นอย่างเต็มที่ที่จะนำเทคโนโลยีที่ปลอดภัยและประหยัดนี้ไปสู่ผู้ที่จะได้รับประโยชน์จากมัน” ศ. เฮ่อกล่าว
“ งานนี้แสดงให้เห็นถึงขั้นตอนสำคัญในอินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมองที่ไม่รุกรานซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่สักวันหนึ่งอาจกลายเป็นเทคโนโลยีอำนวยความสะดวกที่แพร่หลายเพื่อช่วยเหลือทุกคนเช่นเดียวกับสมาร์ทโฟน”
ศ. บินเหอ
