ربات‌هایی که با مغز انسان کنترل می‌شوند
دو گروه تحقیقاتی در مؤسسه فناوری لوزان سوئیس (EPFL) و دانشگاه تگزاس با یکدیگر همکاری کردند تا یک برنامه یادگیری ماشین را توسعه دهند که می‌تواند به مغز انسان متصل شود و از آن برای فرمان دادن به یک ربات استفاده کند. این برنامه حرکات ربات را بر اساس سیگنال‌های الکتریکی مغز تنظیم می‌کند. امید است
با این اختراع، بیمارانی که در حرکت دادن ارادی
بخش‌های بالایی و پایینی بدن ناتوانند، بتوانند فعالیت‌های روزانه بیشتری را به‌تنهایی انجام دهند.
این بیماران، زندانی بدن خود هستند و قادر به صحبت یا انجام کوچک‌ترین‌حرکتی نیستند. محققان سال‌ها روی توسعه سیستم‌هایی کار کرده‌اند که می‌توانند به این بیماران کمک کنند تا برخی وظایف را به‌تنهایی انجام دهند. دکتر آئود بیلارد، رئیس آزمایشگاه الگوریتم‌ها و سیستم‌های یادگیری مؤسسه فناوری لوزان می‌گوید: «افراد مبتلا به آسیب نخاعی اغلب دچار نقص‌های عصبی دائمی و ناتوانی‌های حرکتی شدید می‌شوند که آنها را از انجام ساده‌ترین وظایف، مانند گرفتن یک شیء باز می‌دارد.» ربات‌ها می‌توانند به این افراد کمک کنند تا برخی مهارت‌های از دست رفته
خود را بازیابی کنند.
دکتر بیلارد، مطالعه‌ای را با دکتر خوزه دل آر. میلان ـــ که در آن زمان رئیس آزمایشگاه رابط مغز و ماشین مؤسسه فناوری لوزان سوئیس بود ـــ انجام داد اما دکتر میلان از آن زمان به بعد به دانشگاه تگزاس نقل مکان کرد. این دو گروه تحقیقاتی، یک برنامه رایانه‌ای ساختند که می‌تواند یک ربات را با استفاده از سیگنال‌های الکتریکی مغز بیمار کنترل کند. هیچ کنترل صوتی یا عملکرد لمسی مورد نیاز نیست و بیماران می‌توانند ربات را به‌سادگی با ذهن خود حرکت دهند.
محققان برای توسعه سیستم خود، کار را با یک بازوی رباتیک شروع کردند. دکتر بیلارد می‌گوید: «در این پژوهش یک ربات را برای پرهیز از برخورد به موانع برنامه‌ریزی کردیم اما می‌توانستیم هر نوع کار دیگری مانند پرکردن یک لیوان آب یا هل‌دادن یا کشیدن یک شیء را انتخاب کنیم. این کار مستلزم ایجاد الگوریتمی بود که می‌توانست حرکات ربات را فقط بر اساس افکار بیمار تنظیم کند. این الگوریتم به یک کلاهک مجهز به الکترود برای اجرای اسکن (EEG) از فعالیت مغز بیمار متصل شد. برای استفاده از این سیستم، تنها کاری که بیمار باید انجام دهد، این است که به ربات نگاه کند. اگر ربات حرکت نادرستی انجام دهد، مغز بیمار یک پیام خطا را از طریق یک سیگنال کاملا قابل شناسایی منتشر می‌کند؛ گویی که بیمار می‌گوید «نه! این‌طور نیست.» سپس ربات متوجه می‌شود کاری که انجام می‌دهد، اشتباه است. به عنوان مثال، در پاسخ این‌که آیا خیلی به جسم نزدیک شده یا خیلی از آن دور شده است، پیام خطا به الگوریتم وارد می‌شود که از یک رویکرد یادگیری تقویتی معکوس استفاده می‌کند تا مشخص کند بیمار چه می‌خواهد و چه اقداماتی باید انجام دهد. این کار از طریق یک فرآیند آزمون و خطا انجام می‌شود که در آن ربات حرکات مختلفی را امتحان می‌کند تا ببیند کدام‌یک درست است. این روند خیلی سریع پیش می‌رود و معمولا فقط سه تا پنج تلاش لازم است تا ربات بتواند پاسخ صحیح را بفهمد و خواسته‌های بیمار را اجرا کند.»
دکتر میلان می‌گوید: «برنامه هوش مصنوعی ربات می‌تواند به‌سرعت یاد بگیرد اما باید به آن بگویید چه زمانی اشتباه می‌کند تا بتواند رفتار خود را اصلاح کند.» ایسون باتزیانولیس، نویسنده اصلی مقاله این تحقیق می‌افزاید: «آنچه در مطالعه ما دشوار بود، پیوند دادن فعالیت مغزی بیمار به سیستم کنترل ربات بود یا به عبارت دیگر، ترجمه سیگنال‌های مغزی بیمار به اقدامات انجام‌شده توسط ربات. ما این کار را با استفاده از یادگیری ماشین انجام دادیم تا یک سیگنال مغزی را به کار خاصی مرتبط کنیم.»
با این اختراع، بیمارانی که در حرکت دادن ارادی
بخش‌های بالایی و پایینی بدن ناتوانند، بتوانند فعالیت‌های روزانه بیشتری را به‌تنهایی انجام دهند.
این بیماران، زندانی بدن خود هستند و قادر به صحبت یا انجام کوچک‌ترین‌حرکتی نیستند. محققان سال‌ها روی توسعه سیستم‌هایی کار کرده‌اند که می‌توانند به این بیماران کمک کنند تا برخی وظایف را به‌تنهایی انجام دهند. دکتر آئود بیلارد، رئیس آزمایشگاه الگوریتم‌ها و سیستم‌های یادگیری مؤسسه فناوری لوزان می‌گوید: «افراد مبتلا به آسیب نخاعی اغلب دچار نقص‌های عصبی دائمی و ناتوانی‌های حرکتی شدید می‌شوند که آنها را از انجام ساده‌ترین وظایف، مانند گرفتن یک شیء باز می‌دارد.» ربات‌ها می‌توانند به این افراد کمک کنند تا برخی مهارت‌های از دست رفته
خود را بازیابی کنند.
دکتر بیلارد، مطالعه‌ای را با دکتر خوزه دل آر. میلان ـــ که در آن زمان رئیس آزمایشگاه رابط مغز و ماشین مؤسسه فناوری لوزان سوئیس بود ـــ انجام داد اما دکتر میلان از آن زمان به بعد به دانشگاه تگزاس نقل مکان کرد. این دو گروه تحقیقاتی، یک برنامه رایانه‌ای ساختند که می‌تواند یک ربات را با استفاده از سیگنال‌های الکتریکی مغز بیمار کنترل کند. هیچ کنترل صوتی یا عملکرد لمسی مورد نیاز نیست و بیماران می‌توانند ربات را به‌سادگی با ذهن خود حرکت دهند.
محققان برای توسعه سیستم خود، کار را با یک بازوی رباتیک شروع کردند. دکتر بیلارد می‌گوید: «در این پژوهش یک ربات را برای پرهیز از برخورد به موانع برنامه‌ریزی کردیم اما می‌توانستیم هر نوع کار دیگری مانند پرکردن یک لیوان آب یا هل‌دادن یا کشیدن یک شیء را انتخاب کنیم. این کار مستلزم ایجاد الگوریتمی بود که می‌توانست حرکات ربات را فقط بر اساس افکار بیمار تنظیم کند. این الگوریتم به یک کلاهک مجهز به الکترود برای اجرای اسکن (EEG) از فعالیت مغز بیمار متصل شد. برای استفاده از این سیستم، تنها کاری که بیمار باید انجام دهد، این است که به ربات نگاه کند. اگر ربات حرکت نادرستی انجام دهد، مغز بیمار یک پیام خطا را از طریق یک سیگنال کاملا قابل شناسایی منتشر می‌کند؛ گویی که بیمار می‌گوید «نه! این‌طور نیست.» سپس ربات متوجه می‌شود کاری که انجام می‌دهد، اشتباه است. به عنوان مثال، در پاسخ این‌که آیا خیلی به جسم نزدیک شده یا خیلی از آن دور شده است، پیام خطا به الگوریتم وارد می‌شود که از یک رویکرد یادگیری تقویتی معکوس استفاده می‌کند تا مشخص کند بیمار چه می‌خواهد و چه اقداماتی باید انجام دهد. این کار از طریق یک فرآیند آزمون و خطا انجام می‌شود که در آن ربات حرکات مختلفی را امتحان می‌کند تا ببیند کدام‌یک درست است. این روند خیلی سریع پیش می‌رود و معمولا فقط سه تا پنج تلاش لازم است تا ربات بتواند پاسخ صحیح را بفهمد و خواسته‌های بیمار را اجرا کند.»
دکتر میلان می‌گوید: «برنامه هوش مصنوعی ربات می‌تواند به‌سرعت یاد بگیرد اما باید به آن بگویید چه زمانی اشتباه می‌کند تا بتواند رفتار خود را اصلاح کند.» ایسون باتزیانولیس، نویسنده اصلی مقاله این تحقیق می‌افزاید: «آنچه در مطالعه ما دشوار بود، پیوند دادن فعالیت مغزی بیمار به سیستم کنترل ربات بود یا به عبارت دیگر، ترجمه سیگنال‌های مغزی بیمار به اقدامات انجام‌شده توسط ربات. ما این کار را با استفاده از یادگیری ماشین انجام دادیم تا یک سیگنال مغزی را به کار خاصی مرتبط کنیم.»
