معلولان کوادری پلژی در رقابت رابط های مغز و رایانه المپیک سایبورگ ها

در این رقابت شرکت کننده تیم ایتالیایی چهار ثانیه زودتر از شرکت کننده تیم تایلند به خط پایان رسید و برنده مدال طلا شد. برخلاف بازی‌های المپیک، هیچ یک از رقبای این مسابقه نمی‌توانند بدن خود را حرکت دهند. آنها تنها با استفاده از افکار خود به رقابت پرداختند. این رقابت، المپیک به سبک سایبورگ است. رقبا، که همگی از گردن به پایین فلج شده‌اند، به کمک سامانه‌های رابط مغز و رایانه (BCI) و با دستورهای ذهنی، در مسیر مسابقه با آواتارهای رایانه‌ای حرکت می‌کردند. برای آشنایی بیشتر با المپیک سایبورگ‌ها با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

معلولان کوادری پلژی در رقابت رابط های مغز و رایانه المپیک سایبورگ ها

Cybathlon 2020: دومین المپیک سایبورگ‌ها

این مسابقه بخشی از رقابت‌های Cybathlon 2020 بود: دومین المپیک سایبورگ‌ها که در آن افراد فلج یا افراد دچار قطع عضو با استفاده از رباتیک و الگوریتم‌ها، به سایبورگ تبدیل می‌شوند. تیم‌ها با اسکلت‌های بیرونی، صندلی‌های چرخدار برقی و اندام‌های مصنوعی مسابقه می‌دادند.

برخلاف آخرین رقابت Cybathlon، که در سال ۲۰۱۶ برگزار شد و تیم‌ها به طور زنده در یک ورزشگاه به رقابت پرداختند، امسال به دلیل همه‌گیری کرونا رویدادها از راه دور برگزار شد. تیم‌هایی از سراسر جهان در آزمایشگاه‌های خود موانع و میدان رقابت را ساختند و مسابقه را در برابر داور رسمی ضبط می‌کردند. سپس رقابت‌های ضبط شده را در یک پخش زنده اینترنتی، همراه با تبلیغات تجاری و یک گزارشگر باسابقه المپیک، ادغام کردند.

روند رقابت رابط‌های مغز و رایانه با افراد مبتلا به کوادری‌پلژی

در بخش BCI هر کاربر یک کلاه الکترود پوشیده بود که فعالیت الکتریکی مغز او را با استفاده از الکتروانسفالوگرافی (EEG) می‌خواند. الگوریتم‌ها سیگنال‌های مغزی را به دستورهایی برای کنترل یک آواتار در یک بازی رایانه‌ای تفسیر می‌کنند.

این بازی شامل یک پیست مسابقه با مسیرهای مستقیم و پیچ و خم است که کاربران باید در آن حرکت کنند. کاربران با فکر کردن در مورد حرکات فیزیکی، نه انجام واقعی آن، آواتارها را کنترل می‌کردند. برای نمونه، اگر کاربر تصور کند که دست چپ خود را حرکت می‌دهد، آواتار به چپ می‌چرخد ​​و اگر کاربر تصور کند دست راست خود را حرکت می‌دهد، آواتار به سمت راست می‌رود. فکر کردن در مورد حرکتی مانند بلند کردن هر دو پا می‌تواند چراغ‌های جلو را روشن کند.

نیکول وندروت، استاد کنترل عصبی حرکت در ETH زوریخ است که تیمش در این رویداد در بخش BCI رقابت کرد. وی معتقد است سخت‌ترین مسیر، مسیر مستقیم بود. چرا که برای این مسیرهای مستقیم، کاربران باید تمرکز خود را بر روی فکر نکردن به هیچ چیز بگذارند.

شما می‌توانید سعی کنید بیشتر به چپ فکر کنید. اما وقتی قرار است هیچ کاری انجام ندهید، درواقع باید سعی کنید کاری سخت‌تر انجام دهید. انجام این کار بسیار دشوار است، به ویژه در شرایط مسابقه که احساسات در آن دخیل است. و این برخلاف هر رقابت دیگری است، جایی که فرد به سختی سعی می‌کند کاری را انجام دهد.

کاربر سامانه BCI تیم وندروت Samuel Kunz بود، یک مهندس طراحی که خود را «کاملاً رقابتی» توصیف می‌کند. وی شش سال پیش دچار سانحه‌ای شد که موجب از کار افتادن هر چهار اندام وی شد. Kunz با بهترین زمان ۳ دقیقه و ۴۱ ثانیه در مسابقه چهارم شد.

برنده این رقابت، یک تیم ایتالیایی با هدایت شناگر پارالمپیک، Francesco Bettella بود که در ۲ دقیقه و ۵۲ ثانیه به خط پایان رسید. Bettella در مصاحبه ضبط شده گفت: «رازش این است که آرام و متمرکز باشید و از تحریکاتی که در اطراف شما اتفاق می‌افتد غافلگیر نشوید زیرا این می‌تواند به دستورات نادرست برای آواتار تبدیل شود».

بهبود سامانه‌های BCI از سال ۲۰۱۶ تاکنون

وندروت می‌گوید، از آنجایی که بازی‌های رایانه‌ای مورد استفاده در دو رقابت سال ۲۰۱۶ و ۲۰۲۰ متفاوت بود نمی‌توان مشخص کرد فناوری BCI از آن زمان تاکنون چقدر بهبود یافته است. او می‌گوید: «این تصور را داشتم که کاربران برتر در سال ۲۰۲۰ از کاربران برتر در سال ۲۰۱۶ بهتر عمل کنند».

شاید به این دلیل که EEG در محیط‌های پر سر و صدا پایدارتر شده است و یا اینکه دانش بیشتری در رمزگشایی فعالیت مغز در افراد مبتلا به کوادری‌پلژی وجود دارد. وی می‌افزاید: «از لحاظ تئوری، یک جهش بزرگ در بخش الگوریتم‌ها اتفاق افتاده است که همه مربوط به یادگیری عمیق و انواع مختلف شبکه‌هایی است که می‌توانید استفاده کنید. با این حال، احساس من می‌گوید که احتمالاً الگوریتم‌های ساده‌تر، الگوریتم‌های موفق‌تری برای این رویداد هستند».

این هم یک چالش و هم هدف Cybathlon است: تشویق مهندسان برای ایجاد BCI و سایر سامانه‌های سایبورگ که به اندازه کافی ساده و قابل اعتماد باشند تا مردم بتوانند به تنهایی از آنها در یک محیط واقعی استفاده کنند. برای بیرون آوردن این فناوری‌ها از آزمایشگاه و ورود به دنیایی که به مردم کمک کنند.

به نظر می‌رسد کنترل BCI به ویژه برای کاربران دارای نقص شدید چالش برانگیز است. برنده رقابت رابط‌های مغز و رایانه، Bettella، یک کاربر عالی BCI است و همچنین توانایی حرکت بازوها را به عنوان شناگر پارالمپیک دارد. البته Bettella از دست‌های خود در طول مسابقه استفاده نکرد، اما ارتباطات عصبی باقی مانده بین مغز و بازوها ممکن است به او کمک کند.

در حقیقت، اگر تیمی بخواهد حرکات، به ویژه حرکات چشم و صورت را در الگوریتم‌های خود بگنجاند، تقلب در نظر گرفته می‌شود. وندروت افزود: «اگر عضله‌ای را در صورت خود فعال کنید، سیگنال‌هایی در محدوده میلی ولت ایجاد می‌کنید. این مقدار سه برابر بیشتر از آن چیزی است که از مغز استخراج می‌شود و تشخیص و تفسیر آن برای سامانه‌های EEG بسیار آسان‌تر است».


بیشتر بخوانیم:

>> المپیک سایبورگ‌ ها در نسخه جهانی: CYBATHLON 2020

>> اسکلت بیرونی گروه Hermes برای شرکت در رقابت Cybathlon2020


منبع: spectrum.ieee.org

«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 *