Фото: viterbischool.usc.edu

Специалисты USC Viterbi School (техническая школа Витерби при Университете Южной Калифорнии) разработали уникальное устройство, не имеющее аналогов в мире и в очередной раз доказавшее незаменимость использования ИИ в протезировании. Это роботизированная конечность с искусственными сухожилиями, управляемая искусственным интеллектом. Робо-нога может подниматься и продолжать движение по маршруту без предварительного программирования даже после столкновения с препятствием. Подобный вид активности никогда ранее не был доступен роботам, которые заранее не были обучены конкретному маршруту следования. На сегодняшний день это первое в мире изобретение, способное стать новой вехой в создании принципиально новых «умных» протезов и интеллектуальных экзокостюмов для людей с инвалидностью.

В дикой природе правят суровые законы выживания: например, новорожденный жираф или антилопа гну должны уже в первые минуты после рождения встать на ноги, чтобы научиться ходить и затем бегать, и не стать жертвой хищников. Поэтому многие виды животных в процессе эволюции выработали уникальные способы обретения равновесия и быстрого освоения навыков ходьбы. Совместная разработка специалистов по биоинженерии, кинезиотерапии и физиотерапии Технической школы Витерби – роботизированная нога – управляется алгоритмами искусственного интеллекта (так называемыми био-алгоритмами). Конечность «выучивает» новый способ передвижения всего за 5 минут. Обучение ИИ происходит в игровой форме, и позволяет машине адаптироваться к новым задачам без дополнительного программирования.

Современные роботы нуждаются в месяцах или годах обучения для качественного взаимодействия с внешним миром, но ученые намерены добиться ускорения процесса обучения, по аналогии с тем, как это происходит в живой природе. Они поясняют: сейчас процесс обучения робо-конечности похож на естественной обучение ходьбе у детей, которые только встали на ноги. Метод обучения получил условное название «моторная болтовня» (motor babbling). Во время совершения случайных колебаний робот выстраивает внутреннюю карту и ищет способы взаимодействия с окружающей средой. Особенность конструкции в том, что она не запрограммирована изначально на совершение определенных движений – процесс обучения происходит «прямо сейчас», потому что все изначально запрограммированные роботы рано или поздно совершают ошибку и не могут откорректировать свое поведение, потому что не обучены этому.

Робот, который учится на собственном опыте – уникален. В конечном итоге после проб и ошибок он найдет верное решение, которое можно адаптировать к существующим условиям. Все лабораторные прототипы USC Viterbi School разрабатывают собственную модель ходьбы (походку), соответствующую их весу, размерам и другим параметрам. Сейчас у биоинженеров есть «ленивый робот», «чемпион», «бродяга» и другие машины с индивидуальной манерой перемещения.

Открытие было описано в журнале «Nature Machine Intelligence» (март, 2019) и стало новым этапом в понимании биомеханики движения, а также надеждой на активную жизнь для людей с инвалидностью. По словам разработчиков, прототип возможно использовать в качестве основы для гибких протезов и создания роботов, которые смогут взаимодействовать со сложной изменяющейся средой, например, с космосом. Подобные конструкции быстро адаптируются к высокой или низкой гравитации, песку, камням, скользкой поверхности. В будущем не исключено применение подобных роботов при поисково-спасательных операциях или в чрезвычайных ситуациях.

Автор: Татьяна Козодой


Читайте также:

Специалисты MTI разработали систему TurboTrack для фокусировки роботов на движущихся объектах

Университет Ньюкасла создал бионический протез руки, который “видит” объекты, находящиеся перед человеком

Комментарии