A majmok az agyi impulzusok segítségével tanították a mesterséget • Alexander Markov •

A kísérlet általános terve. Az agyimpulzusokat számítógépes feldolgozásnak vetik alá, és ezek alapján a mechanikus kar mozgása által generált jeleket generálják. A saját majom kézzel vízszintes csövekbe vannak rögzítve. Ábra. a Természet cikkéből

Két, az agyba beültetett elektródával rendelkező majmok megtanultak egy olyan mechanikus karot működtetni, amely 5 fokos szabadságot biztosít, csak a "gondolkodás ereje". A kísérlet sikerét egy eredeti képzési módszer szolgáltatta, melynek során a mesterséges kéz irányítása fokozatosan eltolódott a számítógépes "autopilotról" egy majomra. Ugyanakkor nem csupán az állatot képezték ki, hanem egy olyan programot is, amely az agyi impulzusokat értelmezi és mechanikus kézmozdulatokká alakítja.

A protézisek kifejlesztése, melyeket az ember a valóságos végtagokhoz hasonlóan az agyi impulzusok segítségével kezelhet, az orvosi sürgős feladatok közé tartozik. Nemrég jelentős előrehaladást értek el a kutatás ezen területén. És a majmok és az emberek már mentálisan vezérelhetik a kurzor mozgását a számítógép képernyőjén (lásd A számítógépes játékot a gondolat erejével játszhatod). De sokkal könnyebb a kurzort irányítani, mint egy valódi háromdimenziós térben használni egy ilyen összetett eszközt, mint a kéz.

Egy csapat amerikai idegtudományi, orvosi robotika és számolt be a legfrissebb számában a Nature című folyóiratban egy szenzációs eredmény: sikerült tanítanak két rhesus majmok, hogy az élelmiszer, és küldje el a szájába segítségével mechanikus kéz az „elme” ellenőrzés.

A kísérletekben egy mesterséges karot használtunk, amely a mechanikai jellemzőkkel közel áll a jelenhez. Ő öt szabadsági foka: mozoghat a vállízület fel és le, jobbra és balra forgatni a tengelye körül (három szabadsági fok), a könyök, csak kanyarban, kiegyenesedik (negyedik fokú szabadság); Ezenkívül egy "ecset" fogantyúval van ellátva, amely karom formájában van, amely tömöríthető és lecsökkenthető (a szabadság ötödik fokozata). Minden mozgás számítógépes vezérlésű motorok segítségével történik.

A tudósok az elsődleges motoros kéreg 96 elektródájával beültetett két macaquesot, amelyek a váll és az alkar mozgását vezérlik. A két majom ezen elektródái némileg eltérőek voltak (részletesen lásd a cikk további anyagait). Hit az elektródokat egyes konkrét kérdésekről a kéreg nagyrészt véletlen, és minden esetben, senki sem tudhatja előre, hogy melyik az elektródák fogja érzékelni az agy parancsot, például a nő a kezében, és amely - a könyök hajlítást. Ezt további kísérletek során tisztázni kellett. Hosszú képzés volt, hogy nem csak a majom, hanem egy számítógépes program, amelynek feladata az értelmezés az agyi jeleket, és átalakítja parancsokat mozgásának ellenőrzésére a mechanikus kar.

A kezdeti szakaszban a majmokat arra tanították, hogy egy gomb segítségével kezeljék egy mesterséges kezét a joystick használatával (a gombot a karom kinyitására és bezárására tervezték); Ezen túlmenően, a majmokat csak nézte az automata szerkezet a kéz, amit vesz élelmiszert, különböző helyeken és hozza azt a száját majom (köztudott, hogy a finom ételek - szinte az egyetlen lendület okoz majom egy laboratóriumban, hogy figyeljen, és tanulni valamit). Miközben a mechanikus kar mozgott, és a majom már ránézett, a számítógép rögzítette a 96 elektródából érkező jeleket, és bonyolult statisztikai kezelésnek vetette alá őket. Egyes érzékelők jelzései nem korreláltak a kézmozdulatokkal, és ezeket az érzékelőket később figyelmen kívül hagyták. A fennmaradó elektródáknál a számítógép meghatározta, hogy a mesterséges kéz mozgásait a legerősebb idegimpulzusok kísérik-e. Mivel elektródák (és a megfelelő csontvelő) azonosítjuk, amely szelektíven reagálnak bizonyos mozgást (fel-le, előre-hátra és jobbra-balra), valamint a clenching és unclamping ujjaival. Az idegi gerjesztés megfelelő "mintázatát" az agy által küldött parancsnak értelmezték. Például, ha az adatok a 10 érzékelő rögzített a legerősebb jelet, amikor felemeli a kezét, majd később, amikor a kéz ellenőrzés kézzel majom, a jelek ezek a szenzorok 10, a számítógép átalakította a csapat, „emelje fel a kezét.”

Az előzetes képzés ezen szakasza után a kutatók azonnal megpróbálták a majmokat átengedni a mechanikus kar fölé, de semmi sem történt: a majom nem tudta kezelni az adminisztrációt. Aztán hosszú utat kellett megtenni azáltal, hogy fokozatosan átadjuk az irányítást az autopilotról a majomra. Ugyanakkor nem csak a majom tanulmányozta, hanem a számítógépet is: az idegimpulzusok értelmezését folyamatosan finomították és "állították" a majom agy jelenlegi állapotára. Mint kiderült, ezt a korrekciót naponta kell elvégezni, mivel az agyi jelek számítógépes értelmezése, a tegnapi kísérletek alapján számítva, ma még nem lehet elég pontos az ugyanazon majom számára. Ráadásul az agy által az automatikusan mozgó kéz passzív megfigyelése során keletkező impulzusok nem teljesen azonosak a mesterséges végtag "mentális" kontrolljával generált impulzusokkal.

A feladat, hogy a majom volt, hogy hajtsa végre a segítségével mesterséges kéz, nem volt minden nap ugyanaz: szükséges volt, hogy az élelmiszer (cukorka vagy bogyó), amely megjelent különböző helyeken elérhető, és hozza a száját (majd, természetesen enni, de ez már technikai eszközökkel történt). A munka legnehezebb része az volt, hogy a nyílt karmot egyenesen az ételhez juttassa. Ehhez néhány milliméter pontossággal kellett irányítani a kezét, különben az élelmiszer nem fog tudni megragadni. A szájba való enyhítés kevésbé pontos lehet, mert a majom mozgathatja a fejét (a kezét - valódi, nem mesterséges - különleges csövekben rögzítették).

Néhány hét múlva a mesterséges kéz irányítása fokozatosan átkerült az "autopilotról" a majomra. Súgó „robotpilóta”, egyszerűen fogalmazva, az volt, hogy a majom könnyebb volt, hogy a „helyes” mozgalom, mint a „rossz” - egy mesterséges kéz inkább lépés a helyes irányba, mint bármely más. Fokozatosan ez a segítség gyengült. A majom szempontjából ez azt jelentette, hogy a feladat nehezebbé vált, ezért folyton tanulmányoznia kellett minden nap, fokozatosan javítva a mesterséges kéz mesterkedését.

Másodszor, a tudósok további kísérletet folytattak, amelyben az étel hirtelen megmozdult, amikor a majom már hozta a karmot. Ha a majom egyenes vonalban elküldte a karmot a csemegéhez, akkor a bánásmód kiütötte az állványt. Szükséges volt a végtag mozgása egy íves pályán, és a majom tökéletesen megragadta.

Harmadszor, a kísérletek során a majmok számos új mozgást élveztek, amit senki sem tanított. Például, ha az étkezés szájjal való bemutatása során a csemegés elesett, a majmok nem folytattak üres karomot szájukra, de megállítták a következő adagot várva. Azt is megtanulták, hogy kicsi kattintásokat tettek a száj körül, hogy megkönnyítsék a nyalást, és nem húzták kezüket egy új adag élelmiszerbe, amíg helytelenül nem nyalta. Először megtartották a karomat, amikor az élelmiszereket a szájra továbbították, de aztán észrevette, hogy a pasztilla a karomhoz tapad és általában nem esik le, még akkor is, ha a karom nincs lenyelve. Aztán elkezdték a karját a szájon kívül lazítani, de még mindig az úton.