Тренируя пациента с параличом нижних конечностей с экзоскелетом в своем кабинете в рамках проекта «Снова иди», проф. Гордон Ченг (Институт когнитивных систем, ICS, Германия) был удивлен. Пациенты восстановили некоторую степень контроля над движением ног. Немалый сюрприз.
Это был 2016 год, и это было только начало. Четыре года спустя ни один из этих пациентов по-прежнему не может свободно ходить без посторонней помощи, но путь проложен. Робототехника может не только помочь людям с ограниченными возможностями, но даже способствовать процессу выздоровления.
Человек видел в робототехнике и нейробиологии две части того, что могло бы быть единым подводным айсбергом.
Чтобы разработать более совершенные медицинские устройства, нам нужно копнуть глубже, чтобы понять, как работает мозг, и как перевести это на язык робототехники.
Замкните цепь между мозгом и машиной
В своей статье опубликовано в «Научной робототехнике» в этом месяце, Ченг и его коллега профессор Николелис, один из ведущих экспертов в области нейронауки и, в частности, в области человеко-машинного интерфейса, утверждают, что необходимо преодолеть некоторые ключевые проблемы, чтобы двигаться к слиянию нейронауки и робототехники. . Одним из них является «замыкание цепи между мозгом и машиной».
Что они имеют в виду под этим?
Идея состоит в том, что связь между мозгом и машиной будет работать, если мозг будет думать о машине как о продолжении тела.
Возьмем для примера руководство. Управляя автомобилем, мы не думаем постоянно о своих действиях, не так ли? Но мы до сих пор не знаем, как это работает.
Что ж, теория двух ученых состоит в том, что мозг каким-то образом приспосабливается к машине, как если бы она была продолжением тела. Имея в виду эту общую идею, было бы здорово, чтобы экзоскелет рассматривался мозгом таким же образом.
Как этого добиться на практике?
Экзоскелет, который Ченг до сих пор использовал для своих исследований, на самом деле представляет собой просто большой кусок металла, довольно громоздкий для владельца.
Необходимо будет разработать «мягкий» экзоскелет, который можно носить просто как предмет одежды, способный одновременно воспринимать намерения пользователя о движении и обеспечивать мгновенную обратную связь.
Последние достижения в интерфейсах мозг-машина позволит плавно адаптировать такие экзоскелеты к потребностям отдельных пользователей. Учитывая последние технологические достижения и лучшее понимание того, как декодировать мгновенную активность мозга пользователя, настало время для их интеграции в решения, более ориентированные на человека или, лучше сказать, на мозг.
Чего еще не хватало? Более реалистичная функциональная модель для обеих дисциплин.
Поэтому, чтобы снизить порог робототехники и облегчить ее использование в нейронауке, нужны роботы, которые ближе к человеческому строению и поведению. Вот почему нам нужны более реалистичные функциональные модели, а это означает, что роботы должны иметь возможность имитировать человеческие характеристики.
Возьмем пример человекоподобных роботов с искусственными мышцами., или снабженные «кожей», такие как те, что Ченг экспериментировал годами. Эта естественная конструкция, имитирующая мышцы, вместо традиционной моторизованной активации предоставит нейробиологам более реалистичную модель для своих исследований.
Это один из многих возможных примеров беспроигрышных ситуаций, которые будут способствовать лучшему сотрудничеству между нейробиологами и робототехникой в будущем.
Неврология и робототехника: целевая группа
Ченг и Николелис не единственные, кто стремится преодолеть эти трудности. В Германии первая и единственная в своем роде программа Elite Graduate in Neuroengineering сочетает экспериментальную и теоретическую нейробиологию с углубленной инженерной подготовкой и объединяет лучших студентов в этой области.
Решающим фактором будет тренировка универсальности. Сочетание двух дисциплин робототехники и нейробиологии - сложное упражнение, поэтому необходимо научить студентов мыслить шире и трансверсально, чтобы находить невообразимые решения.
Будущее начинается с нового научного сообщества и новой культуры в области инженерии и робототехники.
Именно здесь под водой встречаются робототехника и нейробиология, две вершины одного айсберга.
В образовании.
Источники: Гордон Ченг, Стефан К. Эрлих, Михаил Лебедев, Мигель А.Л. Николелис. Научная робототехника, 2020; 5 (49): eabd1911 DOI: 10.1126/scirobotics.abd1911
