Школьник из США создал механическую руку, управляемую силой мысли

17-летний школьник из Вирджинии, США, по имени Бенджамин Чой разработал искусственную руку, которой можно управлять при помощи искусственного интеллекта. О таком проекте написало издание Smithsonian Magazine.

По словам мальчика, около 10-ти лет назад он посмотрел документальный фильм "60 минут", в котором ученые имплантировали в голову женщины электронные датчики, которые позволили ей управлять роботизированным протезом силой мысли. Бенджамин Чой вдохновился фантастическим достижением и решил создать аналог, который позволит обойтись без сложной и рискованной операции на открытом мозге.

Во время пандемии у юного американца появилось много свободного времени, которое он потратил на воплощение своей мечты. Он оборудовал в подвале родительского дома лабораторию и при помощи 3D-принтера сестры создал первую версию роборуки. Оборудование позволяло печатать детали не более 4,7 дюймов (около 12 см), а скреплять их пришлось с помощью болтов и резинок. Только на одну печать компонентов ушло около 30 часов работы.

Рука управляется при помощи специального устройства, которое надевается на голову и преобразовывает мозговые волны и жесты в движения механической конечности. Два электрода (один — на лбу, а другой — на мочке уха) улавливают электрическую активность мозга, а затем датчики передают данные через Bluetooth на микрочип в протезе. Мальчик также разработал ИИ, который расшифровывает сигналы и заставляет руку выполнять то, что приказывает мозг. Команды также можно отдавать кивками головы или морганием глаз.

Бенджамин Чой изучал программирование и даже участвовал в мировом чемпионате по робототехнике. Начиная с девятого класса, он изучал языки программирования Python и C++. Через шесть месяцев после начала работы, школьник разместил на YouTube видео со своими наработками. Протез привлек внимание Джозефа Данна, жителя штата Пенсильвания с ампутированной рукой, который начал консультировать изобретателя по поводу дизайна.

В 2021 году Бенджамин Чой получил финансирование от Массачусетского технологического института и продолжил разработку в сотрудничестве с профессиональными инженерами. Около шести месяцев ушли на эксперименты с облачными вычислениями, чтобы сделать руку интернет-совместимой, он планировал хранить ИИ в облаке и настроить связь с протезом по Wi-Fi, однако время отклика на команды было слишком большим. В итоге парень решил сжать модель на чипе и встроить его в саму роборуку.

Во время создания ИИ Бенджамин привлек к работе шесть взрослых добровольцев и примерно по два часа в день собирал данные об их мозговой активности. Для этого он подключал к голове каждого человека электрод и просил сжимать и разжимать кулак. После этого ИИ учился различать сигналы и заставлять механическую конечность работать соответствующим образом. Искусственный алгоритм состоит из более чем 23 тысяч строк кода, 978 страниц математических операций и семь подмоделей, точность его составляет около 95%. По словам Бенджамина Чоя, до этого "золотым стандартом" был показатель в 73,8%.

Себестоимость руки Бена Чоя составляет около $300 — в разы дешевле, чем оцениваются другие роботические протезы на современном рынке. Относительной простое устройство с питанием от тела носителя стоит около $7 тыс. По состоянию на 2015 год очень продвинутый модульный протез конечности с полной рукой, который имеет 26 суставов, сотни датчиков и может сгибаться до 45 фунтов, стоил около 500 000 долларов.

Американскому инженеру еще есть над чем поработать, в частности, над присоединении руки к телу, пока конечность фиксируется на специальной стойке. Бенджамин Чой уверяет, что позже спроектирует крепление, но оно потребует индивидуальной настройки под каждого человека.

Цзи Лю, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники в Университете Стоуни-Брук, отметил ум и трудолюбие Бенджамина Чоя. Летом 2021 года ученый удаленно работал вместе с мальчиком над созданием ИИ и дал ему несколько советов, в том числе о том, как создать большие наборы данных для обучения алгоритма. По словам Цзю Лю, дешевая роборука Чоя по качеству мало чем уступает более дорогим современным протезам.