Учёные из Университета Юты представили прототип бионической кисти, которая способна захватывать предметы почти так же интуитивно, как это делает живая рука. Исследователи оснастили протезную кисть датчиками давления и оптическими датчиками приближения, а затем обучили нейросеть на реальных движениях хвата. В результате появилась система, позволяющая пользователям выполнять привычные действия точнее, быстрее и без утомительной концентрации на каждом движении пальцев.
Участники эксперимента легко справлялись с бытовыми задачами — от поднятия мелочей до аккуратного подъёма пластиковой чашки. И, что важно, без долгих тренировок. По мнению команды, подобный подход приближает мир, в котором бионические руки будут ощущаться и работать почти как настоящие.
Как устроена технология
Обычные повседневные действия — поднять карандаш, взять кружку или пожать руку — требуют от мозга тонкой и почти автоматической координации. У людей с протезами эта естественная ловкость зачастую теряется. Да, современные роботизированные руки становятся всё реалистичнее, но управление ими остаётся сложным: пользователю приходится сознательно активировать каждый палец, что утомляет и снижает точность.
Главная проблема — отсутствие у большинства коммерческих бионических кистей полноценной «чувствительности». Люди опираются на тактильные ощущения и внутренние модели взаимодействия руки с объектами, позволяющие выполнять точные движения без размышлений. Протезам этого пока не хватает.
«Хотя бионические руки выглядят всё правдоподобнее, их управление остаётся далёким от интуитивного. Почти половина пользователей в итоге отказывается от протезов — слишком большая когнитивная нагрузка», — отмечает Маршалл Траут, постдок Университета Юты.
Чтобы исправить ситуацию, исследователи присоединились к компании TASKА и оснастили их роботизированную кисть новыми «умными» подушечками на пальцах. Они способны улавливать давление и фиксировать приближение предметов — настолько чувствительно, что даже лёгкое касание ватного шарика вызывает отклик.
На основе данных от датчиков команда обучила нейросеть, которая учится автоматически подстраивать положение каждого пальца для устойчивого хвата. Каждый палец действует независимо, но согласованно — так формируется оптимальный захват практически любого объекта.
Интуитивное управление
Однако возникла новая задача: как быть, если человек не собирается хватать предмет так, как предсказывает ИИ — например, хочет его отпустить? Инженеры создали систему, которая распределяет управление между пользователем и нейросетью. ИИ помогает повысить точность и стабильность хвата, но не подавляет намерение человека.
Систему испытали на четырёх участниках с ампутацией предплечья. Результаты впечатлили: участники улучшили показатели в стандартизированных тестах и успешно справлялись с хрупкими предметами вроде тонких пластиковых стаканов, не роняя и не сжимая их слишком сильно.
«Мы смогли переложить часть работы по удержанию предмета на сам протез. В итоге управление стало более естественным и ловким — простые задачи снова стали простыми», — объясняет Джейкоб А. Джордж, один из исследователей проекта.
Теперь команда работает над следующей ступенью — нейроинтерфейсами, которые позволят пользователям управлять протезами силой мысли и при этом получать обратно ощущение прикосновения. В идеале такая система объединит сверхчувствительные датчики и интеллектуальные алгоритмы, позволяя бионической руке работать полностью «на интуиции» человека.
