Is Ceannródaíocht Róbataic AI é Neuroprosthetic Nua

D’fhógair eolaithe ag EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) san Eilvéis go gcruthófar an chéad domhan ar rialú láimhe róbatach - cineál nua neuroprostéiseach a oireann do rialú an duine le huathoibriú intleacht shaorga (AI) ar mhaithe le deaslámhacht róbat agus a gcuid taighde a fhoilsiú Meán Fómhair 2019 i Faisnéis Meaisín Dúlra .

Is feistí saorga iad neuroprosthetics (próistéitic neural) a spreagann nó a fheabhsaíonn an néarchóras trí spreagadh leictreach chun cúiteamh a dhéanamh ar easnaimh a théann i bhfeidhm ar scileanna mótair, cognaíochta, radhairc, éisteachta, cumarsáide, nó scileanna céadfacha. I measc samplaí de neuroprosthetics tá comhéadain inchinn-ríomhaire (BCIanna), spreagadh domhain inchinne, spreagthóirí corda an dromlaigh (SCS), ionchlannáin rialaithe lamhnán, ionchlannáin cochlear, agus luasairí cairdiacha.

Táthar ag súil go sáróidh luach próistéitic na ngéag uachtarach ar fud an domhain 2.3 billiún USD faoi 2025, de réir figiúirí ó thuarascáil de chuid Lúnasa 2019 le Global Market Insight. In 2018, shroich luach margaidh an domhain billiún USD bunaithe ar an tuarascáil chéanna. Meastar gur ampúití iad dhá mhilliún Meiriceánach, agus déantar os cionn 185,000 aimpliú gach bliain, de réir an Lárionaid Náisiúnta um Fhaisnéis faoi Chaillteanas Géag. Is éard atá i ngalar soithíoch ná 82 faoin gcéad de aimpliúcháin na SA de réir na tuarascála.

Úsáidtear próistéise myoelectric chun géag shaorga atá á gcumhachtú go seachtrach a ghníomhachtú ag matáin atá ann cheana ag an úsáideoir. De réir fhoireann taighde EPFL, is féidir leis na gairis tráchtála atá ar fáil inniu leibhéal ard neamhspleáchais a thabhairt d’úsáideoirí, ach níl an deaslámhacht áit ar bith beagnach chomh lúfar le lámh slán an duine.

“Is gnách go n-úsáideann feistí tráchtála córas dhá chainéal taifeadta chun céim amháin saoirse a rialú; is é sin, cainéal sEMG amháin le haghaidh solúbthachta agus ceann le haghaidh síneadh, ”a scríobh taighdeoirí EPFL ina staidéar. “Cé go bhfuil sé iomasach, is beag oirfidigh a sholáthraíonn an córas. Tréigeann daoine próistéisí myoelectric ag rátaí arda, go páirteach toisc go mbraitheann siad nach leor an leibhéal rialaithe chun praghas agus castacht na bhfeistí seo a fhiú. "

Chun aghaidh a thabhairt ar fhadhb na deaslámhacht le próistéisí myoelectric, ghlac taighdeoirí EPFL cur chuige idirdhisciplíneach don staidéar cruthúnas-ar-choincheap seo trí réimsí eolaíochta na néar-innealtóireachta, na róbataice agus na hintleachta saorga a chomhcheangal chun cuid den mhótar-ordú le haghaidh “roinnte” a leath-uathoibriú smacht."

Dar le Silvestro Micera, Cathaoirleach Fhondúireacht Bertarelli EPFL i Neuroengineering Translational, agus Ollamh le Bithleictreonaic ag Scuola Superiore Sant'Anna san Iodáil, is féidir leis an gcur chuige comhroinnte seo chun lámha róbatacha a rialú an tionchar cliniciúil agus inúsáidteacht a fheabhsú do raon leathan críocha neuroprostéiseach mar inchinn comhéadain-le-meaisín (BMIanna) agus lámha bionic.

“Cúis amháin go n-úsáideann próistéisí tráchtála díchódóirí aicmithe-bhunaithe in ionad cinn chomhréireacha is ea toisc go bhfanann aicmitheoirí níos láidre in staidiúir ar leith,” a scríobh na taighdeoirí. “Chun greim a fháil, tá an cineál rialaithe seo oiriúnach chun titim de thaisme a chosc ach déanann sé gníomhaireacht úsáideora a íobairt trí líon na bpost láimhe féideartha a shrianadh. Ligeann cur i bhfeidhm an rialaithe roinnte do ghníomhaireacht úsáideoirí agus do stóinseacht a thuiscint. I spás saor in aisce, tá smacht iomlán ag an úsáideoir ar ghluaiseachtaí láimhe, rud a cheadaíonn réamh-mhúnlú volumhach chun greim a fháil. "

Sa staidéar seo, dhírigh taighdeoirí EPFL ar dhearadh na halgartaim bogearraí - is éard atá sna crua-earraí róbatacha a chuir páirtithe seachtracha ar fáil Lámh Allegro suite ar róbat KUKA IIWA 7, córas ceamara OptiTrack agus braiteoirí brú TEKSCAN.

Chruthaigh eolaithe EPFL díchódóir comhréireach cineálach trí perceptron iltaobhach (MLP) a chruthú chun foghlaim conas rún an úsáideora a léirmhíniú d’fhonn é a aistriú go gluaiseacht na méara ar lámh shaorga. Is líonra neural saorga beathaithe é perceptron multilayer a úsáideann athphróiseáil. Is modh foghlama domhain é MLP ina mbogann faisnéis ar aghaidh i dtreo amháin, i gcoinne timthriall nó lúb tríd an líonra neural saorga.

Déantar an t-algartam a oiliúint le sonraí ionchuir ón úsáideoir a dhéanann sraith gluaiseachtaí láimhe. Le haghaidh am cóineasaithe níos gasta, úsáideadh an modh Levenberg-Marquardt chun meáchain an líonra a fheistiú in ionad shliocht grádáin. Bhí an próiseas oiliúna lán-mhúnla tapa agus thóg sé níos lú ná 10 nóiméad do gach ceann de na hábhair, rud a fhágann go raibh an algartam praiticiúil ó thaobh úsáide cliniciúla de.

“Maidir le duine faoi léigear, tá sé an-deacair na matáin a chonradh go leor, go leor bealaí éagsúla chun na bealaí go léir a ghluaiseann ár méara a rialú,” a dúirt Katie Zhuang ag Saotharlann Innealtóireachta Néareolaíoch Aistriúcháin EPFL, a bhí ina céad údar ar an staidéar taighde . “Is é an rud a dhéanaimid ná na braiteoirí seo a chur ar an stumpa atá fágtha againn, agus ansin iad a thaifeadadh agus iarracht a dhéanamh na comharthaí gluaiseachta a léirmhíniú. Toisc gur féidir leis na comharthaí seo a bheith beagáinín torainn, is é an rud atá ag teastáil uainn ná an algartam foghlama meaisín seo a bhaintear gníomhaíocht bhríoch as na matáin sin agus a léirmhíníonn ina ngluaiseachtaí iad. Agus is iad na gluaiseachtaí seo a rialaíonn gach méar de na lámha róbatacha. "

Toisc nach bhféadfadh na tuartha meaisín ar ghluaiseachtaí na méar a bheith 100 faoin gcéad cruinn, ionchorpraigh taighdeoirí EPFL uathoibriú róbatach chun an lámh shaorga a chumasú agus chun tosú ag dúnadh timpeall réad go huathoibríoch nuair a dhéantar an teagmháil tosaigh. Más mian leis an úsáideoir réad a scaoileadh, níl le déanamh aige ach iarracht a dhéanamh an lámh a oscailt d’fhonn an rialtóir róbatach a mhúchadh, agus an t-úsáideoir a chur ar ais i gceannas ar an lámh.

De réir Aude Billard atá i gceannas ar Shaotharlann Algartam Foghlama agus Córais EPFL, tá an lámh róbatach in ann freagairt laistigh de 400 milleasoicind. “Feistithe le braiteoirí brú ar feadh na méara, is féidir leis an réad a imoibriú agus a chobhsú sular féidir leis an inchinn a bhrath go bhfuil an réad ag sleamhnú,” a dúirt Billard.

Trí intleacht shaorga a chur i bhfeidhm ar néar-innealtóireacht agus róbataic, léirigh eolaithe EPFL an cur chuige nua maidir le rialú roinnte idir rún meaisín agus úsáideora - dul chun cinn sa teicneolaíocht neuroprostéiseach.

Cóipcheart © 2019 Cami Rosso Gach ceart ar cosaint.