Exoskeleton ini Sebenarnya Dikawal oleh Pemikiran Pemakai

Kandungan Terkait

• Saman Bionik ini Mungkin Masa Depan Prostetik

Jurutera Universiti Houston, Jose Contreras-Vidal melakukan beberapa penyelidikan futuristik, asing-sains-fiksyen. Dia telah membangunkan "antara muka mesin otak" untuk mentafsirkan isyarat otak dan mengubahnya menjadi pergerakan. Dengan antara muka ini, dia telah membuat tangan bionik dan avatar komputer yang dikawal oleh minda pengguna.

Tetapi bahagian tengah karyanya adalah exoskeleton yang dikendalikan oleh pemikiran untuk membantu orang lumpuh berjalan. Sejak beberapa tahun yang lalu, Contreras-Vidal telah bekerjasama dengan exoskeleton badan rendah REX, yang dibangunkan oleh REX Bionics yang berpangkalan di New Zealand. Exoskeleton dibuat untuk dikawal dengan kayu bedik. Tetapi Contreras-Vidal dan pasukannya telah mengubah versi untuk digunakan dengan antara muka mesin otak mereka. Pengguna exoskeleton memakai topi elektroda, dengan sensor pada kulit kepala yang membaca aktiviti elektrik di dalam otak. Algoritma yang dibangunkan oleh Contreras-Vidal dan pasukannya "menafsirkan" maklumat otak dan menerjemahkannya ke pergerakan exoskeleton. Dengan kata lain, pemakai berfikir "bergerak, lutut kiri, " dan algoritma menjadikannya tindakan. Ini boleh mencetuskan pergerakan yang agak cepat, kerana walaupun orang tidak cedera, ia mengambil masa yang terpencil untuk mendapatkan maklumat dari otak ke badan.

"Pada bila-bila masa kita merancang pergerakan, maklumat itu ada sebelum kita benar-benar melihat pergerakan itu, " kata Contreras-Vidal.

Sejumlah penyelidik sejak bertahun-tahun telah membantu orang lumpuh bergerak menggunakan elektrod yang ditanamkan di otak mereka. Sistem penentangan paten Contreras-Vidal adalah berbeza kerana ia adalah pengguna yang tidak dinasihatkan mengambil topi elektrod di atas dan di luar pada kehendak. Ini amat berguna dalam kes pesakit yang hanya memerlukan exoskeleton sementara, seperti mangsa stroke yang mungkin menggunakan exoskeleton untuk mendapatkan semula kemampuan berjalan, kemudian belajar berjalan tanpa bantuan. (Pasukan yang diketuai oleh Brazil telah membangunkan exoskeleton yang dikawal oleh otak yang tidak dinasihatkan untuk membolehkan seorang paraplegic memulakan Piala Dunia 2014; namun, saman itu tidak membenarkan pengguna berjalan tanpa bantuan).

Exoskeleton yang dikendalikan oleh pemikiran adalah hasil daripada bertahun-tahun kerja untuk menyulitkan bahasa otak. Di University of Houston, Contreras-Vidal mengarahkan Makmal untuk Sistem Antaramuka Otak Bukan invasif, yang menggunakan satu pasukan jurutera, pakar neurosains, doktor, pakar komputer dan juga artis. Sebelum Houston, beliau mengarahkan Makmal Kejuruteraan Neural dan Prostetik Pintar di University of Maryland, di mana dia bekerja untuk membangunkan prostetik dikawal otak untuk amputees. Algoritma yang digunakan untuk menterjemahkan fikiran ke dalam pergerakan sentiasa diperbaiki, kata Contreras-Vidal, dalam apa yang digambarkannya sebagai "proses kreatif."

Kini, makmalnya sedang menjalankan beberapa projek menggunakan antara muka mesin otak. Satu projek melihat pembangunan neuro-motor pada kanak-kanak yang menggunakan topi elektrod; pasukan ini berharap pemahaman yang lebih baik tentang proses ini akhirnya dapat membantu kanak-kanak dengan gangguan perkembangan neurologi, seperti autisme. Satu lagi bertujuan untuk memahami apa yang berlaku di otak apabila orang mengalami seni, penunggang muzium yang sesuai dengan topi elektro kerana mereka melihat pemasangan seni.

Exoskeleton yang terkawal otak sedang menjalani ujian. Ia sudah digunakan dalam beberapa senario kehidupan sebenar; seorang lelaki British quadriplegic baru-baru ini berjalan menggunakan exoskeleton pada persidangan di Itali.

Contreras-Vidal dan beberapa pelajarnya akan menunjukkan exoskeleton di Festival Inovasi yang akan datang di Smithsonian. Perayaan itu, kerjasama antara Institusi Smithsonian dan Pejabat Paten dan Tanda Dagangan AS, sedang berlaku pada 26 dan 27 September di Muzium Nasional Sejarah Amerika.

"Kami sangat teruja untuk pergi ke Smithsonian, kerana saya fikir para saintis perlu bercakap dengan orang ramai, terutamanya kepada kanak-kanak, " kata Contreras-Vidal. "Mereka perlu didedahkan kepada jenis teknologi ini untuk melihat ia benar-benar mencipta dan berinovasi."

Seolah-olah exoskeleton seperti robot tidak cukup mengesankan untuk anak-anak dan perayaan-perayaan lain, Contreras-Vidal dan pasukannya akan membolehkan pelawat melihat gelombang otak mereka sendiri pada skrin dengan memakai topi elektroda. Contreras-Vidal menerangkan penalaan ke dalam gelombang otak seseorang sebagai "mendengar neurosimfoni."

"Saya suka melihat otak sebagai simfoni, di mana semua bidang utama adalah sebahagian daripada ensemble dan setiap pemain dalam ensemble ini bertanggungjawab terhadap beberapa aspek kelakuan mereka, " katanya. "Untuk memainkan muzik ini, mereka perlu menyelaras."

Pertindihan seni dan sains merupakan bahagian penting dari karya Contreras-Vidal. Pada masa lalu, dia artis berwayar untuk melihat ke dalam proses kreatif otak mereka. Baru-baru ini dia bekerja dengan penari. Dalam projek yang dikenali sebagai Brain on Dance, dia dipasang penari dengan topi elektroda dan memaparkan gelombang otak yang dihasilkan pada skrin ketika mereka melakukan. Beliau percaya bahawa akhirnya siasatan semacam ini ke dasar saraf pergerakan dapat membawa kepada pemahaman baru mengenai penyakit Parkinson dan penyakit otak yang lain.

Pada Festival Inovasi, pelawat akan dirawat dengan prestasi tarian seperti itu.

"Para saintis boleh belajar banyak dari seni dan sebaliknya, " kata Contreras-Vidal. "Saya berharap ini akan menangkap imaginasi orang, khususnya kanak-kanak."

Festival Inovasi akan diadakan di Muzium Sejarah Amerika Kebangsaan pada 26 dan 27 September, antara 10 pagi dan 5 petang Acara yang dianjurkan oleh Institusi Smithsonian dan Pejabat Paten dan Tanda Dagangan AS akan menampilkan contoh kepintaran Amerika yang dibangunkan oleh pihak bebas pencipta, institusi akademik, syarikat dan agensi kerajaan.