يد اصطناعية “تفكر ذاتيًا”: ثورة في حياة مبتوري الأطراف بفضل الذكاء الاصطناعي

فريق بحثي من جامعة يوتا الأمريكية حقق إنجازًا جديدًا: يد اصطناعية “تفكر ذاتيًا”. هذه التقنية المبتكرة، المدعومة بالذكاء الاصطناعي، تمنح الأطراف الصناعية دقة ومرونة غير مسبوقتين. تقربها كثيرًا من أداء اليد البشرية الطبيعية.

نشرت تفاصيل الدراسة في دورية Nature Communications. الباحثون دمجوا حساسات ضغط وقرب داخل يد بيونية متوفرة تجاريًا. دربوا شبكة عصبية اصطناعية على أوضاع قبض متنوعة. هذا التدريب مكن الطرف الاصطناعي من التحرك باستقلالية وتزامن مع المستخدمين. الهدف كان تعزيز الدقة وتقليل الجهد الذهني اللازم للمهام اليومية.

يواجه مستخدمو الأطراف الاصطناعية تحديًا كبيرًا: فقدان القدرة على التحكم التلقائي في الأصابع. أكد الباحثون أن هذه المشكلة تعيق الأداء اليومي بشكل كبير.

مارشال تراوت، الباحث بمختبر نيوروروبوتكس في جامعة يوتا، أوضح هذه الصعوبة. قال تراوت إن الأطراف الاصطناعية المتقدمة تتطلب جهدًا ذهنيًا إضافيًا. المستخدم يبذل هذا الجهد لفتح وإغلاق الأصابع حول الأشياء. هذا يجعل مهام بسيطة كحمل كوب أو قلم عملية معقدة.

حساسات ضغط

الباحثون عالجوا هذه المشكلة باستخدام الذكاء الاصطناعي. زودوا اليد الاصطناعية بحساسات ضغط وبصرية دقيقة. هذه الحساسات تحاكي الإحساس باللمس بشكل فعال.

تستطيع هذه الحساسات اكتشاف أشياء خفيفة جدًا. يمكنها مثلاً رصد كرة قطنية تسقط على الأصابع. هذا يمكن الأطراف الصناعية من تحريك الأصابع بدقة متناهية. تشكل اليد قبضة مستقرة على الأجسام المختلفة.

درب الفريق نموذج الشبكة العصبية على بيانات الحساسات. هذا التدريب جعل الأصابع تتحرك تلقائيًا. تصل الأصابع إلى المسافة المثالية لتشكيل القبضة.

كل إصبع يضم حساسًا مستقلاً. هذا الحساس يمكنه “رؤية” ما أمامه. يسمح هذا لكل إصبع بالعمل بالتوازي مع الآخرين. تتشكل قبضة متوازنة ومستقرة على أي جسم. هذا النهج يقلل الحاجة لتدخل المستخدم المباشر. يصبح التحكم أكثر سلاسة وطبيعية.

طور الباحثون نهجًا مستوحى من البيولوجيا. هذا النهج يشارك التحكم بين المستخدم والذكاء الاصطناعي. إرادة المستخدم لا تتعارض مع عمل الجهاز. الذكاء الاصطناعي يعزز دقة تحركات اليد. يجعل المهام اليومية أسهل بكثير.

هدفنا هو تحسين قدرات المستخدم الطبيعية، هكذا صرح تراوت. يمكن للمستخدم إتمام المهام دون التفكير الواعي بها. هذا ما نسعى لتحقيقه.

أجريت الدراسة على أربعة مشاركين. جميعهم يعانون من بتر بين المرفق والمعصم. أظهر المشاركون أداءً محسّنًا في المهام القياسية. جربوا أيضًا أنشطة يومية متعددة تتطلب تحكمًا دقيقًا في الحركة.

مهام بسيطة مثل شرب الماء من كوب بلاستيكي تشكل تحديًا كبيرًا. الباحثون أوضحوا أن الضغط الخفيف يسقط الكوب. الضغط الزائد قد يكسره. الذكاء الاصطناعي ساعد على تحقيق التوازن المثالي في القبضة.

إزالة العبء

دمج الذكاء الاصطناعي خفف عبء التحكم بالقبضة عن المستخدمين. هذا جعل استخدام اليد الاصطناعية أكثر طبيعية وذكاء. أتاح للمستخدمين إتمام المهام البسيطة بسهولة. شعروا وكأنها أيديهم الحقيقية.

البروفيسور جاكوب جورج، قائد الفريق البحثي، صرح بأن هذا التطور مهم. قال إن التحكم في الأطراف الاصطناعية أصبح أكثر بديهية ودقة. تعود بساطة المهام اليومية التي فقدت طبيعتها بسبب فقدان اليد.

تهدف الدراسة إلى تحسين التنسيق بين الذكاء الاصطناعي وحركة المستخدم. اليد الاصطناعية تعمل بشكل مستقل. لكنها تتزامن مع إرادة المستخدم تمامًا.

كل إصبع يعمل كوحدة مستقلة. يتحرك تلقائيًا لتحقيق القبضة المثالية. يراعي الإصبع الهدف الذي يريده المستخدم. سواء كان التقاط شيء أو إسقاطه.

نجاح هذا النهج يعتمد على مزج دقيق بين التحكم البشري والآلي. الذكاء الاصطناعي يعزز قدرات المستخدم. لا يتدخل بشكل يعيق إرادته. هذا النهج يمثل خطوة نوعية في الأطراف الاصطناعية. يحقق مستويات عالية من الدقة والراحة. يقلل الجهد العقلي المطلوب للتحكم.

استخدام حساسات بصرية وضغط دقيقة يمنح الأطراف الصناعية القدرة على “الإحساس” بالأجسام. هذا يشبه الإحساس الطبيعي باللمس. تتكيف قوة القبضة باستمرار مع طبيعة الجسم الممسوك. يمكن للمستخدم التعامل مع أجسام متنوعة بأحجام وأوزان مختلفة. لا يحتاج لتعديل القبضة يدويًا.

الأطراف الاصطناعية الذكية

هذه التجربة هي الأولى من نوعها. دمج الذكاء الاصطناعي بهذه الطريقة مع الأطراف الاصطناعية. يوفر هذا الدمج قبضة مستقلة وذكية. تحاكي القبضة التحكم الطبيعي للإنسان.

أظهرت التجارب قدرة المشاركين على أداء مهام معقدة. هذه المهام تتطلب تحكمًا دقيقًا. لم يحتاجوا لتدريب طويل أو ممارسة مكثفة.

يكمن الابتكار في جعل اليد الاصطناعية “تفكر” وتتصرف تلقائيًا. تحتفظ اليد بإمكانية تدخل المستخدم عند الحاجة. هذا يجعل الأطراف الاصطناعية أكثر تكيفًا مع الاستخدام اليومي.

تتيح هذه التقنية تطوير أطراف اصطناعية قادرة على التعلم. تتكيف هذه الأطراف مع أنماط استخدام كل شخص. يزيد هذا من دقة الأداء وراحة المستخدم.

تحسين التحكم الطبيعي في الأطراف الصناعية خطوة مهمة. الفريق البحثي يرى أنها ستقلل معدل التخلي عن الأطراف الصناعية. حوالي نصف المستخدمين يتخلون عن أطرافهم بسبب صعوبة التحكم والعبء العقلي. الذكاء الاصطناعي يمكن أن يقلل هذه العقبات بشكل كبير. هذا يزيد من اعتماد المستخدمين ويحسن جودة حياتهم.

نتائج الدراسة أظهرت إمكانية الأطراف الاصطناعية الذكية. يمكنها إعادة البساطة للمهام اليومية. مثل حمل كوب، التقاط قلم، أو الإمساك بيد شخص آخر. يتم ذلك عبر التحكم التلقائي في الأصابع وردود الفعل الحسية الدقيقة. هذا يجعل الأطراف الاصطناعية أكثر طبيعية وملاءمة للاستخدام. يعزز أيضًا الثقة بالنفس لدى المستخدمين.

دمج الذكاء الاصطناعي مع الحساسات الدقيقة يتيح التعلم المستمر. الأطراف الاصطناعية تتكيف مع الاستخدام الفردي لكل شخص. هذا يعزز قدرات اليد. يجعلها أكثر مرونة وذكاء.

يعتبر الباحثون هذا النهج تطورًا كبيرًا. يفتح آفاقًا واسعة في مجال الأطراف الاصطناعية الذكية. يعزز إمكانيات التصميم المستقبلي للأطراف. يمكنها محاكاة اليد البشرية بشكل كامل.