Обучая пациента с параличом нижних конечностей с экзоскелетом в своем кабинете в рамках проекта «Иди снова», 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 все еще не может ходить свободно и без посторонней помощи, но дорога уже проложена. Робототехника может не только помочь людям с ограниченными возможностями, но и помочь процессу выздоровления.
В робототехнике и нейробиологии человек увидел две точки того, что могло быть одним 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 "Science Robotics" в этом месяце, Ченг и его коллега профессор Николелис, один из ведущих экспертов в области нейробиологии и, в частности, в области интерфейса человек-машина, утверждают, что необходимо преодолеть некоторые ключевые проблемы, чтобы двигаться к слиянию нейробиологии и робототехники. Один из них - «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 заключается в том, что мозг каким-то образом адаптируется к машине, как если бы он был продолжением тела. Имея в виду эту общую идею, было бы здорово, если бы мозг рассматривал экзоскелет таким же образом.
Как этого добиться на практике?
Экзоскелет, который Ченг использовал для своих исследований до сих пор, на самом деле представляет собой просто большой кусок металла, довольно громоздкий для владельца.
Необходимо будет разработать «мягкий» экзоскелет, который можно будет носить просто как предмет одежды, который сможет воспринимать намерения пользователя при движении и обеспечивать мгновенную обратную связь.
Последние достижения в интерфейсах мозг-машина позволит легко адаптировать такие экзоскелеты к потребностям отдельных пользователей. Учитывая последние технологические достижения и лучшее понимание того, как расшифровать мгновенную активность мозга пользователянастало время для их интеграции в решения, более ориентированные на человека или, что лучше, на мозг.
Чего еще не хватало? Более реалистичная функциональная модель для обеих дисциплин.
Следовательно, чтобы снизить порог робототехники и способствовать ее использованию в неврологии, необходимы роботы, которые ближе к человеческому строению и поведению. Вот почему нам нужны более реалистичные функциональные модели, а это значит, что роботы должны иметь возможность имитировать человеческие характеристики.
Давайте возьмем пример роботов-гуманоидов с искусственными мышцами., или снабжены «кожей», такой как те, что Cheng 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.
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
