نقش المپیک سایبورگ ها در توسعه فناوری های توان افزا

از پاهای مصنوعی دوران باستان گرفته تا سایبورگ‌های مدرن، فناوری‌ها برای کمک به افراد معلول تکامل یافته‌اند. در CYBATHLON 2020 افراد معلول با استفاده از فناوری‌های پیشرفته کارهای روزمره را، که روزی انجامش غیرممکن یا دشوار بوده است، انجام می‌دهند. این رویداد چیزی فراتر از یک رقابت بین‌المللی است. سازمان دهندگان در ETH زوریخ (مؤسسه فناوری فدرال سوئیس در زوریخ) از آن به عنوان بستری برای توسعه فناوری‌های کمکی یاد می‌کنند که زندگی کامل‌تری را برای افراد معلول فراهم می‌کند. رویداد امسال در اواسط ماه نوامبر برگزار شد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

نقش المپیک سایبورگ ها در توسعه فناوری های توان افزا

CYBATHLON چیست؟

CYBATHLON شامل مسابقاتی در شش رشته است: پروتز بازو (ARM)، پروتز پا (LEG)، اسکلت بیرونی فعال (EXO)، صندلی چرخدار (WHL)، تحریک الکتریکی عملکردی (FES) و رابط مغز و رایانه (BCI).

شرکت کنندگان نه تنها برای مدال طلا رقابت می‌کنند، بلکه توانایی‌های جدیدترین دستگاه‌های کمکی را به نمایش می‌گذارند. برای نمونه با استفاده از پیشرفته‌ترین پروتزهای دست، افراد می‌توانند لامپ‌ها را بپیچند یا آنچه درون جعبه است را حس کنند. و با جدیدترین صندلی‌های چرخدار، کاربران می‌توانند از پله‌ها بالا بروند. افزون بر این، این رویداد توسعه دهندگان را ترغیب می‌کند تا محصولات خود را بهبود دهند، زیرا این یک مسابقه برای ورزشکاران و ویترین تیم‌های توسعه دهنده فناوری است.

از پای مصنوعی برنزی تا رابط‌های عصبی

استفاده از پروتز پیشینه‌ای طولانی دارد. نخستین اشاره شناخته شده به یک اندام مصنوعی در Rigveda است، مجموعه سروده‌های سانسکریت هند باستان که مربوط به هزاره دوم پیش از میلاد است. که در آن خدایان یک پای آهنی به یکی از جنگجویان ویشپالا می‌دهند که پایش را در جنگ از دست داده بود. قدمت پروتزهای باستانی تقریباً به همین دوران برمی‌گردد. برای نمونه یک انگشت چوبی تقریباً ۳۰۰۰ ساله در مصر کشف شد و یک پای برنزی که در شهر کاپوآ ایتالیا پیدا شد، حدود ۲۳۰۰ سال قدمت دارد.

نقش المپیک سایبورگ ها در توسعه فناوری های توان افزا

اندام مصنوعی طی هزاران سال بدون تغییر باقی ماند. سپس در قرن شانزدهم دانشمندان نخستین پروتز مکانیکی را با مفاصل لولایی ایجاد کردند که کاربران می‌توانند با استفاده از دیگر اندام یا انقباض عضلات آن را کنترل کنند.

دوره‌ی پس از جنگ جهانی دوم نوع دیگری از پروتز را مشاهده کرد: بیوالکتریک (که میوالکتریک یا بیونیک نیز نامیده می‌شود). پروتزهای بیوالکتریک فعالیت عضلات اندام باقیمانده را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند که موجب حرکت دستگاه می‌شود.

اکنون در قرن بیست و یکم دانشمندان آماده‌اند که گام بزرگ بعدی را بردارند و پروتزهای عصبی بیونیک ایجاد کنند که به افراد امکان می‌دهد نه تنها حرکات خاصی را انجام دهند بلکه اشیا را با لمس تشخیص دهند. این فناوری هنوز تازه است و پیش از اینکه حس لامسه را به طور کامل بازسازی کند، باید مسیری طولانی را طی کند، اما در مسیر دستیابی به این موفقیت قرار دارد.

پروتزهای امروزی

فناوری‌های جدید جایگزین نیستند بلکه مکمل فناوری‌های موجود هستند. انواع مختلفی از اندام‌های مصنوعی در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله مواردی که تنها برای اهداف تزئینی وجود دارد. هر نوع، کاربرد خاص خود را دارد.

پروتزهای مکانیکی ارزان‌تر هستند و تسلط و دوام بیشتری نسبت به پروتزهای بیونیک دارند. برای نمونه برای وزنه‌برداری و فعالیت‌های آبی مناسب‌تر هستند. از طرف دیگر، پوشیدن پروتزهای بیونیک و نوروبیونیک راحت‌تر است و دامنه حرکتی گسترده‌تری را فراهم می‌کنند. برای نمونه پروتزهای پا به افراد کمک می‌کنند تا تعادل خود را حفظ کنند، از پله‌ها بالا و پایین بروند، به عقب راه بروند و حتی بدوند.

تخصص در پروتز

پروتزهای کاملاً تخصصی هم اکنون برای استفاده در شرایط خاص یا برای یک کار ویژه وجود دارند. اکنون می‌توانید در بازار اندام‌های مصنوعی مختلفی را برای فعالیت‌های آبی، بسکتبال، دویدن و سایر ورزش ها پیدا کنید.

همچنین چاپ سه بعدی با ارزان‌تر و قابل تنظیم‌تر کردن اندام‌های مصنوعی، به توسعه پروتزها کمک کرده است. در برخی موارد، افراد می‌توانند مدلی را به صورت آنلاین بارگیری کرده و متناسب با نیاز خود پیش از چاپ آن را تغییر دهند.

روشی دیگر اندام سایبرنتیک را با فناوری‌های دیجیتال ترکیب می‌کند. سازنده روسی Motorica امسال یک ساعت گلکسی را در بازوی مصنوعی جاسازی کرد. با استفاده از آن، کاربر می‌تواند فعالیت خود را کنترل و پروتز را تنظیم کند.

نقش المپیک سایبورگ ها در توسعه فناوری های توان افزا

صندلی‌های چرخدار

صندلی‌های چرخدار بیش از یک هزاره به مردم کمک کرده است و نخستین اشاره به آنها مربوط به قرن ششم میلادی است. تا اواسط قرن هفدهم، آنها به معنای واقعی کلمه صندلی‌های چرخدار بودند و به یک خدمتکار یا دستیار برای حرکت نیاز داشت.

نخستین صندلی چرخدار دستی در سال ۱۶۵۵ ظاهر شد و نخستین مدل تاشو در ایالات متحده در اوایل قرن بیستم ساخته شد.

در زمان ما صندلی‌های چرخدار دارای موتورهای الکتریکی، زنجیرهایی برای بالا رفتن و پایین آمدن از پله‌ها و حتی رابط عصبی برای افرادی است که قادر نیستند بازوهای خود را حرکت دهند.

تحریک الکتریکی و اسکلت‌های بیرونی

دانشمندان همچنین در حال تولید دستگاه‌هایی هستند که افراد فلج را قادر می‌سازد روی پاهای خود بایستند. مصریان باستان از تحریک الکتریکی به عنوان ابزاری درمانی استفاده می‌کردند. آنها در ابتدا از پرتوهای الکتریکی استفاده می‌کردند. سپس موجودات دریایی تولید کننده برق را با دستگاه‌های تحریک کننده الکتریکی جایگزین کردند. در رقابت دوچرخه سواری با تحریک الکتریکی عملکردی، از تحریک الکتریکی عملکردی برای انقباض عضلات پای افراد پاراپلژیک که موجب حرکت پدال می‌شود، بهره می‌برند.

نخستین نمونه از فناوری توانبخشی اسکلت بیرونی در سال ۱۸۹۰ ظاهر شد. هنوز هم نیاز به تلاش از طرف پوشنده بود، اما لباس با کمک گاز فشرده راه رفتن، دویدن و پریدن را بسیار راحت‌تر کرد. در سال ۱۹۱۷ اسکلت بیرونی بخار ثبت اختراع شد و ما در نیمه دوم قرن بیستم شاهد مدل‌های الکتریکی، پنوماتیک و هیدرولیکی بودیم.

اسکلت‌های بیرونی مدرن وزن کمتری نسبت به مدل‌های پیشین خود دارند، استفاده از آنها بسیار آسان‌تر است و توانایی بیشتری برای بازگرداندن حرکت مستقل دارند. برخی می‌توانند برای ذخیره و پردازش داده‌ها در مورد توانبخشی، به ابر متصل شوند و برخی از جدیدترین آنها را می‌توان با تکانه‌های مغزی کنترل کرد.

رابط‌های عصبی

فناوری آینده‌نگر در پشت دستگاه‌های کنترل شونده با ذهن، رابط مغز و رایانه (BCI) نامیده می‌شود. چنین سامانه‌هایی نخستین بار در دهه ۱۹۷۰ ظاهر شدند و اکنون پیشرفت‌های چشمگیری دارند.

حسگرهای BCI به طور مستقیم در قشر مغز قابل کاشت هستند یا می‌توان آنها را در داخل جمجمه قرار داد یا از بیرون متصل کرد. روش نخست در ابتدا بهترین کیفیت سیگنال را فراهم می‌کند، اما اگر بدن ایمپلنت را رد کند، کیفیت می‌تواند کاهش یابد. امروزه رایج‌ترین سامانه BCI نوع غیرتهاجمی است و نیازی به جراحی ندارد.

الکتروانسفالوگرافی متداول‌ترین فناوری برای خواندن فعالیت مغز است. با این حال، روش‌های دیگر خواندن ذهن نیز وجود دارد. در دهه ۱۹۸۰ پژوهشگران با استفاده از حرکات چشم یک ربات را کنترل کردند. سپس در سال ۲۰۱۶ دانشمندان از سامانه‌ای رونمایی کردند که قادر به خواندن اندازه مردمک است.

دامنه کاربرد رابط‌های عصبی بسیار گسترده است. در طلوع BCI، دانشمندان از ایمپلنت‌های مغزی برای درمان کاهش بینایی استفاده کردند. و همانطور که در بالا ذکر کردیم، برخی از صندلی‌های چرخدار جدید و اسکلت‌های بیرونی از کنترل‌های رابط عصبی استفاده می‌کنند. در رقابت CYBATHLON 2020، کاربران در مسابقه رابط مغز و رایانه شرکت کردند، نوعی بازی رایانه‌ای که در آن با قدرت ذهن، آواتارهای بازی را به حرکت در می‌آورند.

چشم انداز

امروزه فناوری‌های کمکی پیشرفتی جهشی دارند. هدف اصلی پیشرفت‌ها کمک به معلولان برای مدیریت کارهای روزمره از طریق صندلی‌های چرخدار کنترل شونده با مغز و خانه‌های هوشمند است. با این وجود این فناوری تا زمانی که از نظر تجاری قابل استفاده باشد، مسیری طولانی در پیش دارد. خواندن ذهن هنوز دقیق‌تر از دریافت ورودی از صفحه کلید، ماوس یا جوی‌استیک نیست. حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ سال طول خواهد کشید تا از BCI به عنوان جایگزینی مؤثر برای رابط‌ها استفاده شود.

ایلان ماسک، که در حال کار بر روی پروژه ایمپلنت BCI خود به نام Neuralink است، زمان کوتاه‌تری را برای بازاریابی در نظر می‌گیرد. اما مشخص نیست که چه زمانی ممکن است این اتفاق بیفتد یا اینکه دستگاه موفقیت آمیز خواهد بود.

آینده هرچه باشد، مهم است که به یاد داشته باشیم، همه ما در حال ایجاد این آینده هستیم.


بیشتر بخوانیم:

>> با برنده رقابت اسکلت های بیرونی در المپیک سایبورگ ها آشنا شوید

>> المپیک سایبورگ‌ ها در نسخه جهانی: CYBATHLON 2020


منبع: kaspersky

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *