إطلاق أول يد روبوتية في العالم باستخدام التفكير البشري

تُحدث الروبوتات المساعدة وواجهات الدماغ والحاسوب BCIs تحولا سريعا فى كيفية استعادة الأشخاص ذوى الإعاقة لاستقلاليتهم، تُمكّن هذه التقنيات المستخدمين من التحكم فى الأجهزة الخارجية، مثل الأطراف الاصطناعية أو الأطراف الروبوتية، باستخدام إشارات الدماغ بدلا من حركات العضلات، في حين أظهرت واجهات الدماغ والحاسوب تحكما دقيقا، إلا أنها تتطلب جراحة وصيانة طويلة الأمد، مما يحد من استخدامها لمجموعة صغيرة من المرضى.

باحثون فى جامعة كارنيجى ميلون

أحرز باحثون فى جامعة كارنيجى ميلون تقدما كبيرا فى تقنية واجهات الدماغ والحاسوب غير الجراحية، باستخدام تخطيط كهربية الدماغ EEG، تمكّنوا من التحكم الفورى والمُستند إلى التفكير فى يد روبوتية على مستوى الأصابع الفردية، بحسب ما ذكر موقع interesting engineering.

التحكم فى الأصابع الروبوتية

طوّر الفريق، بقيادة البروفيسور بن هى، نظاما يُتيح للمستخدمين التحكم فى الأصابع الروبوتية بمجرد تخيل حركتها، وتمكّن المتطوعون من أداء مهام بإصبعين أو ثلاثة أصابع دون تحريك عضلة.

قال بن هى، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية فى جامعة كارنيجى ميلون: "فى دراستنا، تمكن المشاركون من أداء مهام تحكم متعددة الأصابع بنجاح بمجرد التفكير فيها.. حيث يترجم النظام إشارات تخطيط كهربية الدماغ إلى حركات أصابع آلية باستخدام استراتيجية فك تشفير التعلم العميق.

تم ضبط شبكة عصبية لفك تشفير نية المستخدم الحركية باستمرار وبدقة، متجاوزا بذلك القيود المكانية لأساليب تخطيط كهربية الدماغ التقليدية، وأشارت الدراسة إلى أنه تم تحقيق ذلك بمساعدة استراتيجية فك تشفير جديدة للتعلم العميق وآلية ضبط شبكى دقيقة لفك التشفير المستمر من إشارات تخطيط كهربية الدماغ.

 تطوير واجهات الدماغ والحاسوب

أمضى بن هى أكثر من عقدين فى تطوير واجهات الدماغ والحاسوب، وقد كان مختبره رائدا بالفعل فى أول رحلة لطائرة بدون طيار، وحركة ذراع آلية، والتحكم الآلى باليد، وكلها مدعومة بتخطيط كهربية الدماغ، ويُقرّب هذا الإنجاز الأخير هذه التقنية من الاستخدام العملى اليومى، ويُحاكى النظام البراعة الطبيعية للأيدى البشرية، وهو هدف طال انتظاره فى مجال الأطراف الاصطناعية.

وأوضحت الدراسة أن هذا الإنجاز تحقق بفضل استراتيجية فك تشفير جديدة للتعلم العميق وآلية ضبط شبكي متقدمة.

وبحسب بن هي، الذي أمضى أكثر من عقدين في تطوير واجهات الدماغ والحاسوب غير الجراحية حيث كان مختبره من الأوائل في تطبيق هذه التقنيات على الطائرات بدون طيار والأذرع الآلية والتحكم في اليد، إن تحسين وظيفة اليد يمثل أولوية قصوى لكل من ذوي الإعاقات الجسدية والأشخاص الأصحاء، إذ يمكن حتى للمكاسب الصغيرة أن تحسّن جودة الحياة بشكل ملموس.

وعلى عكس الواجهات المزروعة جراحياً، يتميز النظام الجديد بكونه خارجياً، خالياً من المخاطر، وقابلاً للتكيف مع بيئات مختلفة، ما يوسع دائرة مستفيدي هذه التقنية لتشمل شريحة أوسع من المستخدمين، بما في ذلك المعاقين حركياً والمتعافين من الإصابات.

وأشار بن هي إلى أن "الرؤى المستقاة من الدراسة تحمل إمكانات كبيرة لتعزيز الأهمية السريرية لهذه الواجهات وتمكين تطبيقها على نطاق أوسع".

ولا تقتصر فائدة هذه التقنية على إعادة التأهيل الطبي، بل تفتح المجال أمام مهام دقيقة مثل الكتابة والتعامل مع الأشياء الصغيرة بسهولة وأقل مجهود بدني.

ويمكّن النظام المستخدم من محاكاة البراعة الطبيعية لليد البشرية، وهو هدف طال انتظاره في مجال الأطراف الاصطناعية، ويخطط الفريق لتوسيع قدرات النظام ليتحكم في مهام أكثر تعقيدا في المستقبل.