2936
4
1
Во время коронавирусной изоляции люди брались за всевозможные хобби. Выпечка хлеба, садоводство, вязание... но были и более амбициозные проекты. Бенджамин Чой, старшеклассник из Вирджинии, решил спроектировать и построить доступный по цене роботизированный протез руки, которым можно было бы управлять разумом, не требуя инвазивной хирургии головного мозга.
В 2020 году Чой, который тогда учился в 10-м классе, планировал провести лето в лаборатории, исследуя алюминиевое топливо. Из-за пандемии лаборатория была закрыта, и у него появилось много свободного времени. И тогда он вспомнил 60-минутный эпизод научного сериала, который он смотрел в третьем классе, о нейроинтерфейсах, используемых для управления протезами конечностей. В этом эпизоде исследователи имплантировали крошечные датчики в моторную кору головного мозга пациентки, что позволило ей двигать роботизированной рукой, используя свои мысли. «В то время я был очень, очень потрясён увиденным, потому что эта технология была невероятно крутой, — говорит Чой. — Но я также был встревожен тем, что она требует действительно рискованной операции на открытом мозге. И они такие дорогие, их стоимость исчисляется сотнями тысяч долларов».
Не испугавшись того факта, что для создания технологии в документальном фильме понадобилась целая команда исследователей, Чой решил в одиночку разработать улучшенную версию. Он устроил импровизированную лабораторию в своем подвале на столе для пинг-понга, и трудился по 16 часов в день. Имея прошлый опыт в программировании и робототехнике — он раньше участвовал в соревнованиях по робототехнике вплоть до уровня чемпионата мира — Чой смог самостоятельно спроектировать первую версию своей роботизированной руки.
Распечатал он её на 3D-принтере своей сестры за 75 долларов. На печать руки ушло 30 часов, а поскольку принтер мог печатать только детали размером до 12 см, Чою пришлось соединить детали вместе болтами и резинкой, чтобы создать прототип. Эта первоначальная версия работала с использованием данных о мозговых волнах и жестов головы. Также предстояло создать алгоритм интерпретации мозговых волн, причём написать его с нуля.
Не испугавшись того факта, что для создания технологии в документальном фильме понадобилась целая команда исследователей, Чой решил в одиночку разработать улучшенную версию. Он устроил импровизированную лабораторию в своем подвале на столе для пинг-понга, и трудился по 16 часов в день. Имея прошлый опыт в программировании и робототехнике — он раньше участвовал в соревнованиях по робототехнике вплоть до уровня чемпионата мира — Чой смог самостоятельно спроектировать первую версию своей роботизированной руки.
Распечатал он её на 3D-принтере своей сестры за 75 долларов. На печать руки ушло 30 часов, а поскольку принтер мог печатать только детали размером до 12 см, Чою пришлось соединить детали вместе болтами и резинкой, чтобы создать прототип. Эта первоначальная версия работала с использованием данных о мозговых волнах и жестов головы. Также предстояло создать алгоритм интерпретации мозговых волн, причём написать его с нуля.
В октябре 2020 года Чой получил производственный грант от компании polySpectra, Inc., которая производит прочные материалы для 3D-печати, на производство его руки и переход от стадии прототипа к модели, пригодной для повседневного использования. В следующем году он выиграл финансирование от Массачусетского технологического института (MIT) для продолжения своих исследований, а также возможность работать с экспертами в университете.
Дизайн модели претерпел более 75 итераций. Рабочая модель протеза сделана из материалов инженерного класса и работает с использованием вышеупомянутого алгоритма, управляемого искусственным интеллектом, который интерпретирует мозговые волны пользователя. Он использует электроэнцефалографию (ЭЭГ), чтобы избежать инвазивных методов других протезов, и вместо этого записывает электрическую активность мозга с помощью датчика, размещенного на голове. Чтобы помочь создать этот алгоритм, Чой работал независимо с шестью взрослыми добровольцами, собирая данные об их мозговых волнах и обучая ИИ различать сигналы мозга. «Чем больше вы его используете, тем больше он выясняет, как именно вы думаете, каковы паттерны ваших мозговых волн, — объясняет Чой, — до тех пор, пока точность действительно значительно не возрастёт для вас с течением времени».
Дизайн модели претерпел более 75 итераций. Рабочая модель протеза сделана из материалов инженерного класса и работает с использованием вышеупомянутого алгоритма, управляемого искусственным интеллектом, который интерпретирует мозговые волны пользователя. Он использует электроэнцефалографию (ЭЭГ), чтобы избежать инвазивных методов других протезов, и вместо этого записывает электрическую активность мозга с помощью датчика, размещенного на голове. Чтобы помочь создать этот алгоритм, Чой работал независимо с шестью взрослыми добровольцами, собирая данные об их мозговых волнах и обучая ИИ различать сигналы мозга. «Чем больше вы его используете, тем больше он выясняет, как именно вы думаете, каковы паттерны ваших мозговых волн, — объясняет Чой, — до тех пор, пока точность действительно значительно не возрастёт для вас с течением времени».
Чой демонстрирует функциональность своего роботизированного протеза руки
Мало того, что Чой создал неинвазивную технологию, его протез остаётся доступным по цене. Чой даже опубликовал инструкции по сборке в Интернете и поделился сравнением цен: «При стоимости примерно 150 долларов рука обеспечивает значительное снижение затрат по сравнению с имеющимися в продаже протезами (миоэлектрические и ЭКоГ-протезы могут стоить от 10 000 до 450 000 долларов США)».
В этом году парню исполнилось 17 лет. Его изобретение принесло ему место в числе 40 финалистов Regeneron Science Talent Search 2022 года, старейшего и самого престижного научно-математического конкурса в США для старшеклассников. Он очень скромно отзывается о своём достижении и говорит следующее: «Для меня очень важно видеть, что моя работа получает такое признание. Я определённо очень благодарен за то, что стал финалистом».
В этом году парню исполнилось 17 лет. Его изобретение принесло ему место в числе 40 финалистов Regeneron Science Talent Search 2022 года, старейшего и самого престижного научно-математического конкурса в США для старшеклассников. Он очень скромно отзывается о своём достижении и говорит следующее: «Для меня очень важно видеть, что моя работа получает такое признание. Я определённо очень благодарен за то, что стал финалистом».
Чой планирует изучать инженерное дело в колледже и хочет продолжать совершенствовать свою разработку. Он надеется провести клиническое исследование с участием пациентов с потерей верхних конечностей, что сделает его изобретение более доступным для тех, кто в нём нуждается. Его мотивирует опыт, который он уже получил, консультируясь с Джозефом Данном, человеком с ампутированной конечностью.
Через шесть месяцев после того, как Чой начал конструировать руку, он разместил на YouTube видео, демонстрирующее её ловкость. Это привлекло внимание Данна, и Чой начал удалённо консультироваться с ним по поводу дизайна. По его мнению, работа с Данном продвинула проект дальше, чем просто проектирование. «Возможно, это звучит немного банально, — говорит он, — но я думаю, что вы действительно можете помочь людям с помощью инженерии, с помощью технологий. Работа с мистером Данном сделала этот проект действительно впечатляющим, действительно вдохновляющим и мотивирующим».
Думая о будущем и о том, как он может продолжать помогать другим, Чой говорит, что его алгоритм может использоваться не только в протезировании. «Интерпретация мозговых волн — это действительно большая развивающаяся область», — говорит он. «Мой алгоритм — лучший из всех алгоритмов, описанных в литературе, с довольно значительным отрывом». (Это правда — алгоритм Чоя работает со средней точностью 95 процентов по сравнению с предыдущим стандартом в 73,8 процента для аналогичных алгоритмов.) «Я думаю, что в будущем он может найти широкое применение».
Думая о будущем и о том, как он может продолжать помогать другим, Чой говорит, что его алгоритм может использоваться не только в протезировании. «Интерпретация мозговых волн — это действительно большая развивающаяся область», — говорит он. «Мой алгоритм — лучший из всех алгоритмов, описанных в литературе, с довольно значительным отрывом». (Это правда — алгоритм Чоя работает со средней точностью 95 процентов по сравнению с предыдущим стандартом в 73,8 процента для аналогичных алгоритмов.) «Я думаю, что в будущем он может найти широкое применение».
Источник: — переведено специально для fishki.net
Ссылки по теме:
- В США тестируют инвалидную коляску, которой можно управлять силой мысли
- Учёные разрабатывают робота с "электронной кожей" для имитации прокосновений
- Затонувший в Антарктиде корабль "Эндьюранс" найден спустя 107 лет
- В Норвегии придумали, как превратить песок пустыни в плодородную почву всего за 7 часов
- Космические туристы будут летать в стратосферу на воздушном шаре
Новости партнёров
реклама
Тоже конечно неплохо, парень молодец...
Интересно посмотреть как безрукий им будет управлять, а то ведь может оказаться, что эта штука настроена только на конкретного человека.
PS с помощью ЭЭГ пока никто ни чем сложным управлять не научился, к сожалению...
А тут школьник, у которого в силу возраста - нет необходимых знаний, взял и создал. Я таки думаю тут либо желтопрессная чушь, либо рука работает от движения скальпа, и то знает пару движений на уровне - сжать клешню, показать, показать "ок".
В противном случае - ему без всяких но, должны выдать Нобелевскую премию сразу по нескольким категориям, а весь научный мир буде посрамлён.
А школьник работал за идею.
И конечно не факт, что у него эту идею не отожмут в дальнейшем.
Но когда этот милый мальчик начнет лицензировать и пытаться наладить производство, его имя и фамилия исчезнут из перечня тех кто изобрел это.
Так получается в большинстве случаев в США.
Туда уехало очень много талантливых из России, но вот загадка, они ничего не изобрели.))))))
А ни че, что он китаец? Причём тут амеры?
Не просто так делают операции на мозге за сотни тысяч, т.к. по сути это сложнейшая система для чтения и преобразования ритмов головного мозга. А тут 16-летний подросток справился в одиночку с алгоритмами и машинным обучением.
Верю, что можно это сделать по распознаванию жестов. Например, когда его руки лежат на столе, протез хватает вещи при закрывании век и отпускает при широком открытии глаз. В "локте" протез движется синхронно с движением головы. Считать хватательные жесты со здоровой руки еще меньшая проблема.
Но про "мозговые волны" не верю. Если было бы все так просто, специалисты давно освоили бы это поле.
Разубедите, кто в теме..