Εισαγωγή
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν όλο και περισσότερο την τεχνητή νοημοσύνη (AI) για να βοηθήσουν άτομα που έχουν χάσει κάποιο άκρο να αποκτήσουν βελτιωμένο έλεγχο των προσθετικών τους. Ο ρόλος της AI στις προσθετικές είναι επαναστατικός, λέει ο Neil Sahota, εφευρέτης της IBM και σύμβουλος τεχνητής νοημοσύνης στα Ηνωμένα Έθνη. "Αναλύοντας τεράστιες ποσότητες δεδομένων, η AI μπορεί να προσαρμόσει τις προσθετικές συσκευές στις μοναδικές ανάγκες κάθε ατόμου, εξασφαλίζοντας τέλεια εφαρμογή και απαράμιλλη λειτουργικότητα," παρατηρεί σε μια συνέντευξη μέσω email. "Αυτή η ακριβής μηχανική επιτρέπει στους χρήστες να κινούνται με φυσική χάρη, ανακτώντας τη ρευστότητα της κίνησης που κάποτε φαινόταν χαμένη."
Προσαρμογή και Μάθηση
Οι προσθετικές που υποστηρίζονται από AI μπορούν να μάθουν και να προσαρμοστούν. "Μέσω αλγορίθμων μηχανικής μάθησης, αυτές οι συσκευές μπορούν να προβλέψουν τις κινήσεις του χρήστη και να προσαρμοστούν ανάλογα," λέει ο Sahota. Φανταστείτε ένα προσθετικό χέρι που μπορεί να αντιληφθεί την ευαίσθητη φύση του να κρατάς το χέρι ενός παιδιού ή την σταθερή λαβή που απαιτείται για μια χειραψία. "Αυτό το επίπεδο ανταπόκρισης δεν αποκαθιστά απλώς τη λειτουργία· αποκαθιστά την αξιοπρέπεια και την ανεξαρτησία."
Ευρεία Γκάμα Αναγκών και Τεχνολογιών
Οι προσθετικές καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα αναγκών και τεχνολογιών, λέει ο Blair Lock, CEO και συνιδρυτής της Coapt, μιας εταιρείας που αναπτύσσει προσθετικά χέρια και βραχίονες. Ορισμένες προσθετικές, όπως οι προσθετικοί βραχίονες, οι κοχλιακά εμφυτεύματα και οι διεγέρτες νεύρων, είναι τεχνικά περίπλοκες. Ωστόσο, πολλές άλλες προσθετικές, όπως τα αισθητικά αυτιά και οι αντικαταστάσεις γονάτων, απαιτούν ελάχιστη ή καθόλου ηλεκτρομηχανική πολυπλοκότητα. "Στο μέλλον, ωστόσο, όλες οι προσθετικές μπορεί να επηρεαστούν σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό από την AI," λέει ο Lock.
Διεπαφές Εγκεφάλου-Μηχανής
Ίσως το πιο σημαντικό είναι ο ρόλος της AI στη δημιουργία και βελτίωση των διεπαφών εγκεφάλου-μηχανής, που συνδέουν μια προσθετική απευθείας με το νευρικό σύστημα του χρήστη. "Αυτές οι διεπαφές μπορούν να ερμηνεύσουν νευρικά σήματα και να τα μεταφράσουν σε κινήσεις προσθετικών που μιμούνται στενά τις φυσικές λειτουργίες των άκρων," λέει ο Jonas Torrang, συνιδρυτής του IsBrave.com, μιας ιστοσελίδας αφιερωμένης στην ενδυνάμωση των χρηστών προσθετικών. "Για παράδειγμα, οι οπτικές συνδέσεις που αναπτύσσονται θα μπορούσαν ενδεχομένως να επιτρέψουν στα προσθετικά χέρια να λειτουργούν με την ίδια δεξιότητα όπως τα βιολογικά χέρια, αλληλεπιδρώντας απευθείας με τον εγκέφαλο."
Προηγμένες Τεχνολογίες
Ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα προηγμένης προσθετικής που υποστηρίζεται από AI είναι το LUKE Arm, που αναπτύχθηκε από την DEKA Research and Development. "Αυτός ο προσθετικός βραχίονας ενσωματώνει την AI για να παρέχει ένα εύρος σύνθετων κινήσεων, επιτρέποντας στους χρήστες να εκτελούν εργασίες με επίπεδο δεξιότητας και ακρίβειας που ήταν προηγουμένως αδύνατο," λέει ο Sahota. Το LUKE Arm μπορεί να αισθανθεί και να προσαρμοστεί στις προθέσεις του χρήστη, καθιστώντας το μια καινοτομία με μεγάλες προοπτικές στις προσθετικές άνω άκρων.
Παρομοίως, το Össur Proprio Foot χρησιμοποιεί την AI για να προσαρμόζει τη θέση και τη σκληρότητά του σε πραγματικό χρόνο, βασισμένο στα μοτίβα περπατήματος του χρήστη και το έδαφος. "Αυτή η έξυπνη προσαρμογή παρέχει στους χρήστες μια πιο φυσική βάδιση, μειώνοντας την προσπάθεια που απαιτείται για το περπάτημα και βελτιώνοντας τη συνολική κινητικότητα," λέει ο Sahota. "Τέτοιες εξελίξεις δείχνουν πώς η AI μπορεί να δημιουργήσει προσθετικές που μιμούνται στενά τη φυσική λειτουργία των άκρων."
Προχωρώντας Μπροστά
Η τεχνολογία προσθετικών που υποστηρίζεται από AI προχωρά σε πολλαπλά μέτωπα. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Southampton στο Ηνωμένο Βασίλειο και στο EPFL Πανεπιστήμιο της Ελβετίας έχουν, για παράδειγμα, αναπτύξει έναν αισθητήρα που επιτρέπει στα προσθετικά άκρα να αισθάνονται την υγρασία και τις αλλαγές θερμοκρασίας. "Αυτή η δυνατότητα βοηθά τους χρήστες να προσαρμόζουν τη λαβή τους σε ολισθηρά αντικείμενα, όπως υγρά ποτήρια, βελτιώνοντας τη χειροτεχνία και κάνοντας την προσθετική να αισθάνεται πιο φυσικό μέρος του σώματός τους," λέει ο Torrang.
Η αναγνώριση πολλαπλών υφών είναι ένας άλλος τομέας σημαντικής έρευνας. Προηγμένοι αλγόριθμοι AI, όπως τα νευρωνικά δίκτυα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επεξεργασία δεδομένων από αισθητήρες υγρού μετάλλου ενσωματωμένους σε προσθετικά χέρια. "Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να διακρίνουν μεταξύ διαφορετικών υφών, επιτρέποντας στους χρήστες να αισθάνονται διάφορες επιφάνειες," λέει ο Torrang. "Για παράδειγμα, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει ένα σύστημα που μπορεί να ανιχνεύσει και να διακρίνει με ακρίβεια δέκα διαφορετικές υφές, βοηθώντας τους χρήστες να εκτελούν εργασίες που απαιτούν ακριβή αφή."
Η έρευνα για την φυσική αισθητική ανάδραση προσελκύει επίσης την προσοχή. Η AI μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παρέχει φυσική αισθητική ανάδραση μέσω βιομιμητικής διέγερσης, που μιμείται τα φυσικά σήματα του νευρικού συστήματος. "Αυτή η προσέγγιση έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνει τη λειτουργικότητα των προσθετικών άκρων επιτρέποντας στους χρήστες να εκτελούν σύνθετες εργασίες πιο αποτελεσματικά και με λιγότερα λάθη," λέει ο Torrang. "Χρησιμοποιώντας την AI για να μεταφράσει τα φυσικά σήματα, οι προσθετικές μπορούν να προσφέρουν μια πιο διαισθητική και λιγότερο διανοητικά απαιτητική εμπειρία."
Συμπεράσματα
Παρά τις πολλές υποσχόμενες έρευνες, οι ερευνητές των προσθετικών που υποστηρίζονται από AI συνεχίζουν να αντιμετωπίζουν σημαντικές προκλήσεις στην ακριβή ερμηνεία των νευρικών σημάτων. "Οι διεπαφές πρέπει να αποκωδικοποιούν με ακρίβεια τα σύνθετα νευρικά εισαγωγές για να εξασφαλίσουν ότι η προσθετική ανταποκρίνεται σωστά στις προθέσεις του χρήστη," λέει ο Torrang. Ο θόρυβος και η μεταβλητότητα των σημάτων μπορεί να εμποδίσουν την απόδοση, καθιστώντας δύσκολη την επίτευξη αξιόπιστου ελέγχου. "Οι ασυνέπειες στα νευρικά σήματα μπορούν να οδηγήσουν σε καθυστερήσεις ή λάθη στην κίνηση, επηρεάζοντας τη χρηστικότητα της προσθετικής."
Προοπτικές
Ο Torrang πιστεύει ότι η έρευνα στις προσθετικές που υποστηρίζονται από AI θα προχωρήσει γρήγορα τα επόμενα χρόνια, με τις νευρικές διεπαφές να γίνονται πιο έξυπνες, επιτρέποντας στις προσθετικές να ερμηνεύουν τα σήματα του εγκεφάλου με μεγαλύτερη ακρίβεια. Ο στόχος είναι η δημιουργία προσθετικών που λειτουργούν και αισθάνονται κοντά στα φυσικά άκρα. "Οι προηγμένοι αισθητήρες θα επιτρέψουν στους χρήστες να αισθάνονται υφές και θερμοκρασίες, βελτιώνοντας την αλληλεπίδρασή τους με το περιβάλλον," λέει. "Η εξατομικευμένη AI θα προσαρμόζει τις προσθετικές στις ατομικές ανάγκες, βελτιώνοντας την άνεση και τη χρηστικότητα."
