Cánh tay robot đầu tiên hoạt động mà không cần cấy ghép não
Các thí nghiệm đầu tiên của các nhà khoa học, sử dụng giao diện không xâm lấn, có độ trung thực cao để điều khiển một cánh tay robot, đã thành công. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu đặt mục tiêu hoàn thiện công nghệ này để phổ biến rộng rãi hơn.
Cánh tay robot và các công cụ robot khác nghe có vẻ giống như một sự phát triển trong tương lai, nhưng chúng đã tồn tại trong nhiều năm, giúp ích cho các bác sĩ phẫu thuật và kỹ sư.
Tuy nhiên, ít phổ biến hơn là cánh tay giả, robot cho phép những người bị mất một chi có thể lấy lại tự do đi lại.
Một người đàn ông đến từ Florida đã gây chú ý vào năm 2018 sau khi nhận được một chi giả mô-đun - một cánh tay robot để thay thế cánh tay mà anh ta đã mất vào năm 2007 vì bệnh ung thư.
Người đàn ông có thể điều khiển cánh tay robot của mình nhờ vào việc “định tuyến lại” các đầu dây thần kinh nhất định, nhưng cho đến nay bộ phận giả này - được phát triển bởi các nhà khoa học từ Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, MD - vẫn chưa được cung cấp cho những người cũng có thể cần nó.
Một dự án khác - từ Đại học Chicago ở Illinois - đã thử nghiệm cánh tay giả nguyên mẫu trên khỉ macaque rhesus. Các con vật đều được giải cứu khi bị cắt cụt chi do bị thương nặng, và chúng có thể điều khiển chân tay giả nhờ được cấy ghép não đặc biệt.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu từ Đại học Carnegie Mellon ở Pittsburgh, PA và Đại học Minnesota ở Minneapolis đã lần đầu tiên sử dụng giao diện máy tính não không xâm lấn để điều khiển một cánh tay robot. Các nhà khoa học báo cáo thành công của họ trong một bài báo nghiên cứu xuất hiện trên tạp chí Khoa học người máy.
Công nghệ cải tiến cao
Giáo sư Bin He, từ Carnegie Mellon, dẫn đầu nhóm nghiên cứu đã sử dụng một giao diện không cần cấy ghép não - một thủ thuật xâm lấn - để điều phối các chuyển động của một cánh tay robot.
Giáo sư He và các đồng nghiệp muốn phát triển một phương pháp kết nối não có độ trung thực cao, không xâm lấn và các bộ phận giả linh hoạt vì cấy ghép não không chỉ cần kỹ năng phẫu thuật cao và độ chính xác mà còn rất nhiều tiền, vì cấy ghép rất tốn kém. Hơn nữa, cấy ghép não đi kèm với một số rủi ro sức khỏe, bao gồm cả nhiễm trùng.
Tất cả những khía cạnh này đã góp phần làm cho số người nhận chân tay giả bằng robot thấp, vì vậy các nhà khoa học tại Carnegie Mellon và Đại học Minnesota đã tìm cách lật ngược tình thế bằng cách phát triển một công nghệ không xâm lấn.
Tuy nhiên, có nhiều thách thức trong việc thực hiện điều này, đặc biệt là thực tế là các giao diện máy tính - não trước đây không thể giải mã các tín hiệu thần kinh từ não một cách đáng tin cậy và do đó không thể điều khiển các chi của robot một cách trơn tru trong thời gian thực.
“Đã có những tiến bộ lớn trong các thiết bị robot điều khiển bằng tâm trí bằng cách sử dụng cấy ghép não. Đó là khoa học xuất sắc, ”GS He lưu ý, nhận xét về các bước trước đó để tìm ra một công nghệ“ đáng tin cậy ”.
“Nhưng không xâm lấn là mục tiêu cuối cùng. Những tiến bộ trong giải mã thần kinh và tiện ích thực tế của điều khiển cánh tay robot không xâm lấn sẽ có ý nghĩa lớn đối với sự phát triển cuối cùng của robot thần kinh không xâm lấn, ”ông nói thêm.
Trong dự án hiện tại của họ, Giáo sư He và nhóm đã sử dụng các kỹ thuật cảm biến và học máy chuyên biệt để “xây dựng” một “kết nối” đáng tin cậy giữa não và một cánh tay robot.
Giao diện máy tính - não không xâm lấn của nhóm đã giải mã thành công các tín hiệu thần kinh, lần đầu tiên cho phép một người điều khiển cánh tay robot trong thời gian thực, hướng dẫn nó liên tục và trôi chảy theo chuyển động của con trỏ trên màn hình.
Giáo sư He và các đồng nghiệp đã chỉ ra rằng phương pháp tiếp cận của họ - bao gồm số lượng đào tạo người dùng cao hơn, cũng như phương pháp “phiên dịch” tín hiệu thần kinh được cải thiện - đã cải thiện khả năng học tập giao diện máy tính-não khoảng 60%. Nó cũng cải thiện khả năng theo dõi con trỏ liên tục của cánh tay robot hơn 500%.
Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm công nghệ sáng tạo của họ với sự hợp tác của 68 người tham gia có thể trạng, mỗi người tham gia tối đa 10 phiên. Sự thành công của những thử nghiệm sơ bộ này đã khiến các nhà khoa học hy vọng rằng cuối cùng họ sẽ có thể đưa công nghệ này đến với những cá nhân cần nó.
GS He nói: “Bất chấp những thách thức kỹ thuật sử dụng tín hiệu không xâm lấn, chúng tôi hoàn toàn cam kết mang công nghệ an toàn và kinh tế này đến những người có thể hưởng lợi từ nó.
“Công trình này đại diện cho một bước tiến quan trọng trong giao diện máy tính-não không xâm lấn, một công nghệ, một ngày nào đó, có thể trở thành một công nghệ hỗ trợ phổ biến hỗ trợ tất cả mọi người, như điện thoại thông minh.”
GS Bin He
