Americký středoškolák sestrojil protézu ovládanou myslí. Navíc nevyžaduje chirurgický zákrok

Datum 10.05.2022

Benjamin Choi se svou protézou ovládanou myslí. Foto: Society for Science, nezisková organizace

Volný čas v období covidových lockdownů se dá využít různě. Sedmnáctiletý student Benjamin Choi z americké Virginie, využil volného času, který mu tato pandemie nabídla, k sestrojení levné, ale přitom účinné protézy ruky ovládané umělou inteligencí. O řešení od tohoto středoškoláka informoval magazín Smithsonian.

V roce 2020 byl Choi žákem střední školy ve Virgini a v létě chtěl ve výzkumné laboratoři zkoumat hliníková paliva. Když však udeřila pandemie, laboratoř byla uzavřena a Choi měl spoustu volného času. Inspirován dokumentárním filmem, který jako dítě viděl před deseti lety, si Choi ve sklepě vyrobil pingpongový stůl, který sloužil jako provizorní laboratoř. A pak se pustil do výroby levné protézy ruky pomocí 3D tiskárny za 75 dolarů a rybářského vlasce.

Mladý Choi byl touto technologií, kterou viděl jak v tomto dokumentárním filmu tak i různých sci-fi filmech, velice fascinovaný, ale zároveň věděl, že takovéto propojení vyžaduje riskantní otevřenou operaci mozku, která navíc stojí statisíce dolarů. Pokusil se tedy o vlastní řešení.

Šest měsíců poté, co Benjamin Choi začal ruku vyrábět, zveřejnil na YouTube video, v němž předvádí její obratnost.

Se stavbou robotů a programováním měl již nějaké zkušenosti, protože se účastnil soutěží v robotice na základních a středních školách a několikrát se dokonce zúčastnil mistrovství světa. Od deváté třídy se sám učil programovací jazyky Python a C++ sledováním videí na Stack Overflow, což je webová stránka pro programátory.

Choiova neinvazivní robotická ruka řízená myslí pracuje pomocí algoritmu řízeného umělou inteligencí, který interpretuje mozkové vlny uživatele. A její výroba stojí jen asi 300 dolarů – obrovská úspora ve srovnání s tím, co je v současnosti na trhu. Pokročilá, celoruká protéza Modular Prosthetic Limb, která má 26 kloubů, stovky senzorů a dokáže zvedat až 45 kilogramů, stojí asi 450 000 dolarů. Tato protéza ve spojení s operací, při níž se přesměrují nervy, které kdysi ovládaly ruku, umožňuje pacientům ovládat končetinu myšlenkami.

Díky tomuto vynálezu se Choi, nyní sedmnáctiletý student Potomac School ve Virginii, dostal mezi 40 nejlepších finalistů letošního ročníku Regeneron Science Talent Search, nejstarší a nejprestižnější vědecké a matematické soutěže pro středoškoláky v USA. Letošní první místo získala Christine Ye ze Sammamishu ve státě Washington, která vyvinula způsob analýzy gravitačních vln vyzařovaných při srážkách neutronových hvězd.

Choiův algoritmus má přes 23 000 řádků kódu a sedm zcela nových dílčích algoritmů a dosahuje průměrné přesnosti 95 procent. Předchozí zlatý standard pro podobnou umělou neuronovou síť byl podle něj 73,8 procenta.

Odhaduje se, že ve Spojených státech žijí 2 miliony lidí se ztrátou končetiny a každý rok dojde k přibližně 185 000 amputací. Světová zdravotnická organizace uvádí, že pouze jeden z deseti lidí, kteří potřebují asistenční výrobky, včetně protéz a ortéz, k nim má přístup, přičemž uvádí “vysoké náklady” a “nedostatek informovanosti, dostupnosti, vyškoleného personálu a samozřejmě financování”. Choiův vynález by tak mohl pomoci spoustě lidem dostat se k “chytré” protéze, na kterou by mnozí velmi obtížně sehnalo potřebné finance, protože jeho ruka využívá pro komunikaci elektroencefalografii neboli EEG, aby se vyhnula invazivním technikám jiných protéz. Zařízení EEG zaznamenávají elektrickou aktivitu mozku pomocí senzorů umístěných na hlavě.

Jeho systém používá dvě elektrody: základní senzor, který se připíná na ušní lalůček, a další na čelo, který shromažďuje údaje EEG. Elektroda na čele zachycuje informace o mozkových vlnách, které jsou prostřednictvím Bluetooth odesílány do mikročipu v ramenní protéze. Model umělé inteligence, který Choi vytvořil a který je rovněž zabudován v čipu, data dešifruje a převádí je na předpověď toho, co si mozek myslí. Paže se také pohybuje pomocí gest hlavy a zastavuje se záměrným mrkáním.

Mladý vynálezce získal v loňském roce finanční prostředky od Massachusettského technologického institutu (MIT), aby mohl pokračovat ve svém výzkumu a spolupracovat s odborníky na univerzitě.

Aby vytvořil svůj model umělé inteligence, pracoval nezávisle na sobě se šesti dospělými dobrovolníky, kde sbíral jejich údaje o mozkových vlnách. Při sběru dat pomocí elektrody na čele požádal každého účastníka, aby se soustředil na sevření a roztažení ruky. Poté vycvičil umělou inteligenci, aby rozlišovala mozkové signály, a model umělé inteligence se průběžně učil z mozkových vln uživatele.

Celkem má algoritmus přes 23 000 řádků kódu a sedm zcela nových dílčích algoritmů. Choiův algoritmus dosahuje průměrné přesnosti 95 procent. Předchozí zlatý standard pro podobnou umělou neuronovou síť byl podle něj 73,8 procenta.

Choi plánuje studovat na univerzitě a chce svou protézu dále zdokonalovat. Jeho cílem je provést klinickou studii s pacienty se ztrátou horní končetiny. Na svůj vynález již získal dva prozatímní patenty: jeden na neuroprotézu a druhý na algoritmus interpretace mozkových vln. Tvrdí, že jeho algoritmus by mohl mít využití i mimo protetiku, včetně ovládání asistenčních zařízení, jako jsou invalidní vozíky, a pomoci pacientům s ALS komunikovat.

Richard Pappen
zdroj: Smithsonian Magazine

Steinel 700 x 200 px

Napsat komentář