كيف تعمل الذكاء الاصطناعي على إحداث ثورة في مجال الأطراف الاصطناعية لتحسين الحركة

ويستخدم الباحثون الذكاء الاصطناعي بشكل متزايد لمساعدة الأشخاص الذين فقدوا أحد أطرافهم في الحصول على سيطرة أفضل على أطرافهم الاصطناعية.

يقول نيل ساهوتا، أحد كبار مخترعي شركة آي بي إم ومستشار الذكاء الاصطناعي في الأمم المتحدة، إن دور الذكاء الاصطناعي في مجال الأطراف الاصطناعية لا يقل عن كونه ثوريًا. ويلاحظ في مقابلة عبر البريد الإلكتروني: “من خلال تحليل كميات هائلة من البيانات، يمكن للذكاء الاصطناعي تصميم الأجهزة الاصطناعية وفقًا للاحتياجات الفريدة لكل فرد، مما يضمن ملاءمة مثالية ووظائف لا مثيل لها. تسمح هذه الهندسة الدقيقة للمستخدمين بالتحرك برشاقة طبيعية، واستعادة سيولة الحركة التي بدت مفقودة ذات يوم”.

إن الأطراف الاصطناعية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي قادرة على التعلم والتكيف. يقول ساهوتا: “من خلال خوارزميات التعلم الآلي، يمكن لهذه الأجهزة توقع حركات المستخدم والتكيف وفقًا لذلك”. تخيل يدًا اصطناعية، على سبيل المثال، يمكنها استشعار الطبيعة الدقيقة للإمساك بيد طفل أو القبضة القوية اللازمة للمصافحة. “هذا المستوى من الاستجابة لا يستعيد الوظيفة فحسب؛ بل إنه يستعيد الكرامة والاستقلال”.

يقول بلير لوك، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة Coapt، المطورة لأطراف صناعية لليد والذراع، عبر البريد الإلكتروني، إن الأطراف الصناعية تشمل مجموعة واسعة من الاحتياجات والتقنيات. ويشير إلى أن بعض الأطراف الصناعية، مثل الأذرع الصناعية، وزرعات القوقعة، ومحفزات الأعصاب، معقدة من الناحية الفنية. ومع ذلك، فإن العديد من الأطراف الصناعية الأخرى، مثل الأذن التجميلية واستبدال الركبة، تتطلب القليل من التعقيد الكهروميكانيكي أو لا تتطلبه على الإطلاق. ويقول لوك: “ومع ذلك، في المستقبل، قد تتأثر جميع الأطراف الصناعية بشكل أكبر أو أقل بالذكاء الاصطناعي”.

متعلق ب:إحداث ثورة في الرعاية الصحية: تأثير الذكاء الاصطناعي في الطب الشخصي وما بعده

ولعل أهم هذه التطورات هو الدور الذي تلعبه الذكاء الاصطناعي في خلق وتحسين واجهات الدماغ والآلة، التي تربط الطرف الاصطناعي مباشرة بالجهاز العصبي لمستخدمه. ويقول جوناس تورانج، المؤسس المشارك لموقع IsBrave.com، وهو موقع مخصص لتمكين مستخدمي الأطراف الاصطناعية: “تستطيع هذه الواجهات تفسير الإشارات العصبية وترجمتها إلى حركات اصطناعية تحاكي عن كثب وظائف الأطراف الطبيعية”. ويضيف في مقابلة عبر الإنترنت: “على سبيل المثال، قد تسمح الوصلات البصرية قيد التطوير للأيدي الاصطناعية بالعمل بنفس البراعة التي تعمل بها الأيدي البيولوجية من خلال التفاعل المباشر مع الدماغ”.

التقنيات المتقدمة

من الأمثلة البارزة على الأطراف الاصطناعية المتقدمة المدعومة بالذكاء الاصطناعي هو ذراع لوكطورت شركة DEKA Research and Development ذراع LUKE الاصطناعية. يقول ساهوتا: “يدمج هذا الذراع الاصطناعي الذكاء الاصطناعي لتوفير مجموعة من الحركات المعقدة، مما يسمح للمستخدمين بأداء المهام بمستوى من البراعة والدقة لم يكن من الممكن تحقيقه من قبل”. يمكن لذراع LUKE استشعار نوايا المستخدم والتكيف معها، مما يجعله ابتكارًا رائدًا محتملًا في مجال الأطراف الاصطناعية للأطراف العلوية.

متعلق ب:كيف يتم تشكيل أخلاقيات الذكاء الاصطناعي في مجال الرعاية الصحية اليوم

وبالمثل، Össur Proprio Foot يستخدم الذكاء الاصطناعي لتعديل موضعه وصلابته في الوقت الفعلي، بناءً على أنماط المشي لدى المستخدم والتضاريس. يقول ساهوتا: “يوفر هذا التكيف الذكي للمستخدمين مشية أكثر طبيعية، مما يقلل من الجهد المطلوب للمشي ويحسن القدرة على الحركة بشكل عام. توضح مثل هذه التطورات كيف يمكن للذكاء الاصطناعي إنشاء أطراف اصطناعية تحاكي عن كثب وظيفة الأطراف الطبيعية”.

المضي قدما

وتشهد تقنية الأطراف الاصطناعية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي تقدماً على عدة جبهات. فقد طور باحثون في جامعة ساوثهامبتون بالمملكة المتحدة وجامعة لوزان الاتحادية السويسرية، على سبيل المثال، جهاز استشعار يسمح للأطراف الاصطناعية باستشعار الرطوبة وتغيرات درجة الحرارة. ويقول تورانج: “تساعد هذه القدرة المستخدمين على تعديل قبضتهم على الأشياء الزلقة، مثل النظارات المبللة، مما يعزز البراعة اليدوية ويجعل الطرف الاصطناعي يبدو وكأنه جزء طبيعي من أجسامهم”.

إن التعرف على الأسطح ذات الملمس المتعدد هو مجال آخر مهم للبحث. يمكن استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي المتقدمة، مثل الشبكات العصبية، لمعالجة البيانات من أجهزة استشعار المعادن السائلة المضمنة في الأيدي الاصطناعية. يقول تورانج: “يمكن لهذه المستشعرات التمييز بين القوام المختلفة، مما يمكن المستخدمين من الشعور بالأسطح المختلفة. على سبيل المثال، طور الباحثون نظامًا يمكنه الكشف بدقة والتمييز بين عشرة أنسجة مختلفة، مما يساعد المستخدمين على أداء المهام التي تتطلب لمسًا دقيقًا”.

متعلق ب:لماذا يعتبر تباطؤ وتيرة الذكاء الاصطناعي في مجال الرعاية الصحية أمرا طبيعيا؟

كما يجذب البحث في مجال التغذية الراجعة الحسية الطبيعية الانتباه. ويمكن استخدام الذكاء الاصطناعي لتوفير التغذية الراجعة الحسية الطبيعية من خلال التحفيز الحيوي، الذي يحاكي الإشارات الطبيعية للجهاز العصبي. ويقول تورانج: “لقد ثبت أن هذا النهج يحسن وظائف الأطراف الاصطناعية من خلال السماح للمستخدمين بأداء مهام معقدة بكفاءة أكبر وبأخطاء أقل. ومن خلال استخدام الذكاء الاصطناعي لترجمة الإشارات الطبيعية، يمكن للأطراف الاصطناعية أن تقدم تجربة أكثر بديهية وأقل إرهاقًا للعقل”.

وعلى الجانب السلبي، ورغم قدر كبير من الأبحاث الواعدة، لا يزال الباحثون في مجال الأطراف الاصطناعية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي يواجهون تحديات كبيرة في جعل أنظمتهم قادرة على تفسير الإشارات العصبية بدقة. ويقول تورانج: “يجب أن تفك الواجهات بدقة المدخلات العصبية المعقدة لضمان استجابة الطرف الاصطناعي بشكل صحيح لنوايا المستخدم”. ويمكن أن تعيق ضوضاء الإشارة وتقلباتها الأداء، مما يجعل من الصعب تحقيق التحكم الموثوق به. “يمكن أن تؤدي التناقضات في الإشارات العصبية إلى تأخيرات أو أخطاء في الحركة، مما يؤثر على قابلية استخدام الطرف الاصطناعي”.

نتطلع إلى المستقبل

ويعتقد تورانج أن أبحاث الأطراف الاصطناعية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي سوف تتقدم بسرعة خلال السنوات القليلة المقبلة، حيث ستصبح الواجهات العصبية أكثر ذكاءً، مما يسمح للأطراف الاصطناعية بتفسير إشارات الدماغ بدقة أكبر. والهدف هو إنشاء أطراف اصطناعية تعمل وتشعر بالقرب من الأطراف الطبيعية. ويقول: “ستسمح أجهزة الاستشعار المتقدمة للمستخدمين بالشعور بالملمس ودرجات الحرارة، مما يحسن تفاعلهم مع البيئة”. “سيقوم الذكاء الاصطناعي المخصص بتخصيص الأطراف الاصطناعية لتلبية الاحتياجات الفردية، مما يعزز الراحة وسهولة الاستخدام”.