پیشرفت‌های بعدی در علوم اعصاب، رباتیک و نرم‌افزار به روش‌هایی امکان‌پذیر است که تا سیستمی رباتیک بسازند که می‌توان به حرکت‌های ماهیچه‌های فردی نیمه‌معلول واکنش نشان داد. فعالیت سیستم رباتیک جدید ازطریق ارتباط مغز-کامپیوتر انجام می‌گیرد. به‌لطف سیستم، انسان و ربات باهم همکاری می‌کنند تا برخی کارها را برای فردی نیمه‌معلول به‌سادگی آب خوردن انجام دهند.

گزارش گزارش Frontiers Media، در آزمایش انجام‌شده پژوهشگران دو بازوی رباتیک به فردی نیمه‌معلول متصل شد که در یک دست چنگال و در دستان دیگر چنگال قرار داشت. در همین حین صدای کامپیوتری کارهای فعلی را بیان می‌کند: «حرکت چنگال به‌سمت غذا» و «برداشتن چاقو».

فردی که روی صندلی نشسته، یک تکه کیک را جلوی خود می‌بیند. این فرد پس از شنیدن دستورهای انتقالی ازطریق صدای کامپیوتری (نظیر انتخاب محل برش) حرکات ظریف با دستش انجام می دهد و بازوهای رباتیک بخش کوچکی از کیک را برش می دهند. 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 90 ثانیه، فردی که در بخش بالاتنه‌ای خود تحرک بسیار محدود دارد و تقریباً در 30 سال گذشته از انگشتانش استفاده می‌کند، با اتکا بر ذهن و دو بازوی عملی بدون اینکه فرد دیگری نیاز داشته باشد، کیک می‌خورد.

تیمی تحقیقاتی به رهبری پژوهشگران آزمایشگاه کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز ایالت مریلند آمریکا در همکاری با اعضای گروه طب فیزیکی و توانبخشی دانشکده پزشکی جانز هاپکینز مجله‌ی Frontiers in Neurorobotics منتشر شده تا جزئیات سیستم رباتیک جدید را که از یک جفت بازوی مصنوعی و رابط مغز-کامپیوتر تشکیل شده است، دردسترس دهنده است.

تماشا در آپارات

سیستم‌های مغز-کامپیوتر همان‌طور که از نامشان پیدا می‌شود، ارتباط مستقیم بین مغز انسان و کامپیوتر مقاوم می‌شوند. این سیستم‌های سیگنال‌های عصبی را رمزگشایی و ترجمه می‌کنند تا فرد انسانی را با اتکا بر ذهن برخی از عوامل خارجی مانند حرکت‌ها نشانگر ماوس در صفحه‌نمایش انجام دهد.

پیشرفت‌های بعدی به تولید سیستمی منتهی می‌شود که خوردن کیک امکان پذیر است. این اقدام شاید در نگاه اول ساده باشد؛ اما جامع بزرگی می شود. در مطالعه‌ی پژوهشگران دانشگاه جانز هاپکینز، حرکت‌های حرکتی در مغز به فرد نیمه‌معلول برای کنترل بازوهای رباتیک کمک کردند.

مطالعه جدید بیش از 15 سال تحقیق در زمینه علوم اعصاب، رباتیک و نرم افزار است. این مطالعه که با همکاری دو بخش بزرگ از دانشگاه جانز هاپکینز انجام شده است، بخشی از پروژه تحقیقاتی بزرگ‌تری به نام «دگرگونی اندام‌های مصنوعی» است. پروژه های تحقیقاتی پیشرفته ایالات متحده آمریکا (موسوم به دارپا) حمایت خود را از این پروژه اعلام کرده است.

مقاله‌ی جدید شامل جزئیات حرکت مدلی نوآورانه برای کنترل بازوی رباتیک است و می‌تواند با کمترین ورودی ذهنی، یک جفت بازوی مصنوعی رباتیک را ارائه دهد. دکتر فرانچسکو تنورهمدیر ارشد پروژه در تیم تحقیق و توسعه اکتشافی آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز و نویسنده ارشد مقاله می‌گوید: «این مدیریت کنترلی با هدف استفاده از برنامه‌های مرتبط با مغز-کامپیوتر و سیستم رباتیک طراحی شده است. این شرایط مشروط دو سر برد برای ما می‌کند و کاربر می‌تواند رفتار شخصی‌سازی را از مصنوعی‌های هوشمند انجام دهد.»

دکتر تنوره روی ارتباط عصبی و علوم اعصاب کاربردی کاربردی دارد. او درادامه می‌گوید: «نتایج ما مقدماتی است؛ اما از آنجایی که می‌توانیم به افراد دارای قابلیت محدود کردن کنترل واقعی روی دستگاه‌های هوشمند را بدهیم، کمک‌کننده‌ایم.»

یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های صنعت رباتیک که در مقاله‌های جدید به آن اشاره شده است، ترکیب خودختاری ربات با دستورات محدود انسان است. دکتر دیوید هندلمن، نویسنده اول مقاله و مهندس ارشد در شعبه‌ی سیستم‌های هوشمند تیم تحقیق و توسعه اکتشافی آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز، می‌گوید بخش اعظم کار را دستگاه رباتیک انجام می‌دهد. اما ارتباط مغز-کامپیوتر به کاربر امکان می‌دهد رفتارهای ربات را طبق سلیقه‌های شخصی‌سازی خودش انجام دهد.

دکتر هندلمن بیان می‌کند: «ربات‌ها به‌منظور انجام وظایفی انسان‌مانند برای انجام حرکتی محدود باید مهارت و چالاکی مشابه انسان را داشته باشند. داشتن مهارت انسان‌مانند نیازمند کنترل کامل ساختار پیچیده‌ای رباتیک است. هدف ما این است که برخی از چیزهای کوچک را که برای کارهای خاص مهم هستند، برای کاربر ساده کنیم.»

مرد نیمه فلج در حال خوردن کیک با بازوی رباتیک

دکتر پابلو سلنیکپژوهشگر پروژه اصلی در گروه طب فیزیکی و توانبخشی دانشکده پزشکی جانز هاپکینز می‌گوید: «تعامل انسانی-کامپیوتری که در این پروژه به نمایش گذاشته شد، قابلیت‌های بالقوه‌ای را در این سیستم‌ها نشان می‌دهد که می‌توانند به افراد کمک کنند.»

مقالات مرتبط:

این پروژه تحت‌حمایت دارپا در آگوست ۲۰۲۰ (مرداد و شهریور ۱۳۹۹) به‌پایان رسید؛ اما اعضای آزمایشگاه فیزیک کاربردی و دانشکده پزشکی دانشگاه جانز هاپکینز با همکاری سایر مؤسسات ادامه می‌دهند تا کارکردهای بیشتری از رابط‌های مغز-کامپیوتر را کشف کنند.

تحقیقات قبلی نشان می دهد که باعث ایجاد حسی در افراد می شود. نسل بعدی دستگاه رباتیک ممکن است از نتایج این تحقیقات نیز حذف شود. محققان می‌گویند، بازخورد حسی به سیستم و انتقال مستقیم آن به مغز کاربر امکان‌پذیر است، به تولید دستگاه‌های پیشرفته‌تر منتهی می‌شود تا کاربر بدون نیاز به حفظ ارتباط بصری مداوم، برخی کارها را انجام دهند.

دکتر تنوره می‌گوید پژوهشگران همچنان با مشکلات زیادی 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 ماشینهای فراتر از انجام کارهای روزانه داشته باشند.