Ученые из ПГУ запатентовали способ управлять роботизированными устройствами силой мысли
Пензенские ученые предложили способ и систему бионического управления роботизированными устройствами. Изобретение поможет инвалидам управлять протезами бесконтактным способом. Как тебе такое, Илон Маск?
Бионика – наука молодая. Датой ее рождения принято считать 13 сентября 1960 года. Между тем, хотя бионика как наука сформировалась недавно, подружить механизмы и человеческое тело, восстановив утраченные по причине травм или дав ему новые функции и возможности, хотел еще Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц, – орнитоптер.
Справка портала «Пенза-Взгляд»: Бионикой называют прикладную науку о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы. Бионический подход заключается в изучении и использовании опыта живой природы при создании технических систем.
«Человеку еще не одно столетие придется учиться у живой природы, – считает Андрей Спиркин, член команды разработчиков, – Известно, что живые организмы качественнее решают задачи распознавания сложных объектов в реальном времени, чем технические системы обработки сенсорной информации; мышцы животных имеют существенно лучшие массогабаритные характеристики, чем современные приводы. Те, кто пытается создавать роботы небионическим путем, не способны подняться выше задачи автоматизации станочных линий по жестким ограниченным программам. Современные роботы должны быть способны собирать и анализировать большие потоки информации о внешней среде, принимать решения и управлять своим поведением в достаточно сложной реальной обстановке. Эффективность системы управления роботом будет достигнута только в том случае, если используются методы обработки, аналогичные нейронным сетям живого организма».
Устройство, которое разрабатывают пензенцы, в первую очередь предназначено для людей с ограничением двигательной активности. В его программу устройства будут заложены операции для выполнения основных функциональных действий, к которым привык сам пользователь: движение вперед, назад, вправо и так далее.
«Основная суть работы системы заключается в том, что производится регистрация биоэлектрического сигнала человека, в котором содержится управляющий импульс. Система осуществляет распознавание данного импульса с целью определения команды для исполнительного механизма. Таким образом, осуществляется связь между человеком и техническим устройством, например, протезом конечности или инвалидной коляской», – поясняет Андрей.
Справка портала «Пенза-Взгляд»: В мире более 1 миллиарда человек имеют ту или иную форму инвалидности, что соответствует примерно 15% населения мира.
Процесс управления достаточно сложный и требует наладки, интерфейс сначала необходимо научить распознавать поступающие сигналы.
«Тренировка идет одновременно для машины и человека — испытуемому предъявляются различные изображения, а система фиксирует и «запоминает», какие участки мозга активизируются», – поясняет Спиркин.
В патенте предлагается использовать два канала связи человека с роботизированным механизмом: вокальный (голосовой) и субвокальный (распознавание «безмолвной» речи). Они будут иметь равнозначное значение, система сама должна определить истинное намерение оператора в случае, если сигналы, поступившие по каналам, противоречат друг другу.
Разработка универсальна. Ученые рассчитывают, что ее можно будет использовать для управления не только любым роботизированным устройством, предназначенным для инвалида, но и здоровыми людьми в таких областях, как управление роботизированными устройствами (например, автомобилем или беспилотными летательными аппаратами); игры, тренажеры виртуальной реальности.
«Говорить, что это уже готовый продукт, еще очень рано, так как многое еще нужно доделать», – говорит Спиркин. По его словам, помощь со стороны промышленников могла бы значительно сократить сроки разработки.
«Чтобы получить финансовую поддержку, нужно иметь макетный образец, который сделать можно в производственных условиях. Прорывные технологии могут появиться в удаленных от столицы лабораториях, если произойдет слияние ученых вуза с промышленными предприятиями. Сейчас промышленники не торопятся заниматься спонсорством, если не видят отдачи от идеи через год-два», – констатирует Андрей Спиркин.
Впрочем, ученые не торопятся. Получение патента – лишь одна из вех для того, чтобы новый человеко-машинный интерфейс управления роботизированным устройством снял часть «ограничений» с людей с ограниченными возможностями здоровья. «На данный момент о контактах с производителями говорить пока рано, я хочу завершить разработку и провести натурные испытания. В случае получения реально значимых результатов буду искать единомышленников, неравнодушных к проблемам инвалидов», – говорит молодой ученый.
Интервью с другими интересными людьми Пензы и области чистайте здесь.