Współczesne bioniczne dłonie to inżynieryjne dzieła sztuki. Mają tytanowe stawy, potężne silniki i wyglądają jak rekwizyty z filmu „Cyberpunk 2077”. A jednak statystyki są bezlitosne…
…nawet 50 procent osób po amputacji kończyny górnej porzuca te zaawansowane gadżety i nigdy do nich nie wraca. Powód? Są one po prostu zbyt trudne w obsłudze. Naukowcy z University of Utah znaleźli jednak rozwiązanie: wszczepili protezie „cyfrowy mózg”.
Wyobraź sobie, iż chcesz podnieść papierowy kubek z kawą. Nie zastanawiasz się nad tym. Twoja ręka po prostu wie, jak mocno go chwycić, żeby nie wyślizgnął się, ale też żeby go nie zgnieść. jeżeli kubek zaczyna się wymykać, Twoje palce korygują uścisk w ułamku sekundy.
Dla użytkownika tradycyjnej bionicznej protezy ta prosta czynność jest mentalnym maratonem.
Problem mikrozarządzania
Jake George, inżynier z University of Utah, tłumaczy to zjawisko wprost: bioniczne dłonie są porzucane, bo brakuje im autonomii. Nasze naturalne dłonie działają w oparciu o skomplikowany system odruchów i pętli sprzężenia zwrotnego. Gdy dotykasz przedmiotu, mechanoreceptory w opuszkach palców wysyłają sygnał do układu nerwowego, który w ciągu zaledwie 60–80 milisekund koryguje siłę nacisku – zanim w ogóle zdążysz o tym pomyśleć.
Dostępne komercyjnie protezy tego nie potrafią. Są „głuche” i „ślepe”. Użytkownik musi świadomie sterować każdym ruchem, często dzięki aplikacji w telefonie (wybierając np. tryb „chwytania kubka”) lub poprzez sygnały elektryczne z pozostałych mięśni (elektromiografia). W efekcie prosta dla wszystkich zdrowego czynność staje się dla niepełnosprawnego wyposażonego w „zwykłą” protezę bioniczną intelektualnym wyzwaniem, bo to o czym zwykły człowiek w ogóle nie myśli, tu trzeba przeprowadzić w pełni świadomie.
Marshall Trout, współautor badania, obrazuje to wyzwanie: „Aby chwycić przedmiot, musisz wyciągnąć rękę, napiąć odpowiednie mięśnie, a potem w zasadzie siedzieć i koncentrować się na utrzymaniu tych mięśni w identycznej pozycji, aby utrzymać chwyt”. To wyczerpujące. To tak, jakbyś musiał świadomie sterować każdym z 27 stawów i 20 mięśni dłoni osobno.
AI jako drugi pilot, a nie autopilot
Zespół z Utah postanowił to zmienić, tworząc „AI co-pilota” dla bionicznej ręki. Kluczem nie było stworzenie ręki, która robi wszystko za człowieka, ale takiej, która z nim współpracuje – na zasadzie „wspomagania kierownicy”, a nie „autonomicznej taksówki”.
Naukowcy wzięli komercyjną protezę i wyposażyli jej opuszki w silikonowe nakładki z czujnikami ciśnienia i zbliżeniowymi. Następnie wytrenowali sztuczną inteligencję, wykonując tysiące ruchów chwytania różnych przedmiotów. Dzięki temu AI nauczyło się rozpoznawać, kiedy palce dotykają obiektu i jak dostosować siłę nacisku każdego palca z osobna, aby chwyt był naturalny i pewny.
Efekt? System działa w tle. Użytkownik przez cały czas decyduje, kiedy chce coś chwycić lub puścić, ale to AI dba o to, by przedmiot nie wypadł ani nie został zmiażdżony. Nie walczy z użytkownikiem, ale zdejmuje z niego ciężar technicznej obsługi chwytu.
Test „jajka i kubka”
Wyniki eksperymentów są spektakularne. W badaniu wzięli udział zarówno osoby po amputacji, jak i pełnosprawni uczestnicy. Zadanie było stresujące: podnieść delikatny papierowy kubek i napić się z niego lub przenieść surowe jajko z talerza na talerz.
Bez wspomagania AI uczestnikom udawało się to rzadko – sukcesem kończyło się zaledwie 10–20 proc. prób. Reszta kończyła się albo zgnieceniem obiektu, albo jego upuszczeniem. Gdy włączono asystenta AI, wskaźnik sukcesu poszybował do 80–90 procent. Co ważniejsze, uczestnicy zgłaszali, iż czuli znacznie mniejsze obciążenie psychiczne. Mogli skupić się na zadaniu (np. przeniesieniu jajka), a nie na walce z maszyną.
Faza komercyjna? Nie tak szybko
Mimo tego przełomu, Jake George studzi entuzjazm fanów science-fiction. „Ta ręka wciąż nie jest tak zręczna jak naturalna kończyna” – zastrzega. Aby osiągnąć poziom technologii znanych z „Gwiezdnych Wojen” (zapewne pamiętacie dłoń Luke’a Skywalkera), potrzebujemy czegoś więcej niż lepszego oprogramowania.
Wąskim gardłem pozostaje interfejs między człowiekiem a maszyną. Obecne systemy oparte na elektrodach przyklejanych do skóry są „hałaśliwe” i mało precyzyjne. Prawdziwa rewolucja nastąpi dopiero, gdy połączymy takie inteligentne, czujące protezy z implantami neuronowymi, które pozwolą sterować ręką bezpośrednio dzięki myśli. Zespół z Utah już nad tym pracuje i szuka partnerów komercyjnych, by wyprowadzić tę technologię z laboratorium do prawdziwego życia.
Na razie jednak, dzięki AI, bioniczne ręce zrobiły wielki krok od bycia drogimi gadżetami do stania się prawdziwymi partnerami dla swoich użytkowników. Droga jeszcze gruntowa, choćby nie brukowana, ale teraz przynajmniej wiemy, w którym kierunku iść.
Sztuczna inteligencja, która leczy? Jak model od Google DeepMind i Yale wskazał nowy kierunek w walce z rakiem
Jeśli artykuł Dlaczego połowa ludzi rzuca bioniczną protezę w kąt? Bo brakuje jej „odruchów”. AI właśnie to zmienia nie wygląda prawidłowo w Twoim czytniku RSS, to zobacz go na iMagazine.