Дүйнөдө биринчи жолу мээ – робот технологиясын иштеп чыгууга киришкенин Түштүк Кореядагы KAIST институту жарыялады. 

Бул технология роботторду ой жүгүртүү аркылуу башкарууга жана сезүүнү кайра мээге жеткирүүгө мүмкүндүк бериши керек. 

Кореянын алдыңкы илим жана технология институту (KAIST) билдиргендей, алардын изилдөөчүлөрү адамдын мээ сигналдары аркылуу экзоскелетти реалдуу убакыт режиминде башкарууга, робот сезген тактильдик жана күч маалыматты кайра мээге жеткирүүгө мүмкүндүк берген жаңы муундагы мээ – робот интерфейс платформасын иштеп чыгууну башташты. 

KAIST 2032-жылдын аягына чейин аткарыла  турган бул долбоорду, дүйнөдө “биринчи жолу” эки багыттуу мээ–робот системасын ишке киргизүү деп мүнөздөөдө. 

Долбоорду  институттун машина куруу  кафедрасынын профессору, кийилүүчү робототехника (wearable-robotics) тармагы боюнча дүйнөгө таанымал окумуштуу Кёнчхоль Конг (Kyoungchul Kong) жана профессор Чжонг Ким (Jung Kim) жетектеген изилдөө топтору  ишке ашырат. 

Мээ – робот технологиясын  жаратуу Кореянын Медициналык түзмөктөрдү өнүктүрүү фондунун (KMDF – Korea Medical Device Development Fund) демилгеси жана  бул иш Angel Robotics компаниясы менен биргеликте аткарылат. 

Мээ -Робот технологиясынын мүмкүнчүлүктөрү 

 

KAIST институтунун түшүндүрмөсүнө караганда, мээ интерфейс технологиялары колдонуучуларга мээ сигналдары аркылуу курсорду жылдырууга же смартфонду башкарууга мүмкүндүк берип, учурда адамдар катышкан клиникалык сыноолор баскычына жетти. 

Ал эми АКШнын Neuralink жана Synchron өңдүү компаниялары бул багыттагы технологиялардын өнүгүшүн тездетип жатат. 

Бирок, азыркы ыкмалар реалдуу кыймыл менен сенсордук кайтарым байланышты бир эле учурда камсыз кылууда кыйынчылыктарга туш болууда. 

Алар негизинен сигналдарды декоддоону (чечмелөөнү) өнүктүрүүгө басым жасашып, бирок башкаруунун так максатына же мээ сигналдары эмнени башкарат жана кандай сенсордук маалымат кайра кайтарылат деген маселеге жетиштүү көңүл бурулган эмес. 

Мээ-Робот (Brain-to-Robot) технологиясы бул чектөөлөрдү жоюуга багытталган. Ал экзоскелеттин өзүн башкаруу объектиси катары аныктайт. Мээ сигналдары роботту башкаруу үчүн колдонуучунун кыймыл ниеттерин чечмелейт, ошол эле учурда роботтун сенсордук кайтарым маалыматы кайра мээге жеткирилет. 

Бул маалыматтарга таяныч реакция күчү (жердин бутка тийгизген күчү), муундардагы айлануу учуру (муундардагы айландыруучу күч) жана тактильдик маалымат кирет.  Мындагы максат – толук эки багыттуу интерфейсти түзүү. 

KAIST институтунун изилдөө тобу белгилегендей, дүйнөдө экзоскелетти башкаруу менен сенсордук кайтарым байланышты бириктирген толук эки багыттуу “мээ–робот” системасы азырынча эч жерде катталган эмес. Бул долбоор мээ интерфейс технологияларынын өнүгүүсүнүн  бурулуш чекити болуп калышы күтүлүүдө. 

Долбоордун алкагында изилдөө топтору кийилүүчү роботторду башкаруу жана кыймыл ниеттерин жасалма интеллекттин жардамы менен чечмелөө технологияларын иштеп чыгат. 

Ошондой эле алар соматосенсордук интерфейсти – дененин сезүү маалыматтарын өткөрүүчү системаны иштеп чыгып, роботтун сенсордук маалыматтарын мээ сигналдарын иштетүүчү жарым өткөргүч – “мээ чибине” (brain chip) так жеткирүүнү камсыз кылат.

Мындан сырткары мүмкүнчүлүгү чектелген адамдардагы сезүү функцияларынын бузулушун компенсациялоочу робот териси жана соматосенсордук маалыматты жасалма интеллект аркылуу чечмелөө алгоритмдери иштелип чыгат.

Изилдөө топтору ошондой эле жасалма интеллектке негизделген коддоо жана декоддоо алгоритмдерин да иштеп чыгышат. 

Алар мээ сигналдарын роботтун буйруктарына айлантып, роботтун сенсордук маалыматтарын кайра мээге жеткирет. 

KAIST институту жазгандай, бул жараяндагы негизги кыйынчылык – мээ кыртышында пайда болгон, нейрондук сигналдардан турган жүздөгөн каналдардагы кортикалдык сигналдарды иштетүү жана сигналдар реалдуу убакытта үзгүлтүксүз алмашып турган, өтө төмөн кечигүүсү бар жабык циклди туруктуу сактоо. 

“Эгер бул технология ийгиликтүү ишке ашса, анда ал жаңы реабилитациялык парадигманы ачат. Анын алкагында квадриплегиясы бар адамдар оорукана чегинен чыгып, өз алдынча басып жүрө алышат, буюмдарды көтөрө алышат жана күнүмдүк жашоодо манжаларынын учу менен сезүү мүмкүнчүлүгүнө да ээ болушат”, – дейт  профессор Кёнчхоль Конг. 

 

Мээ интерфейстерин изилдөө багыттары 

 

KAIST институту маалымдагандай, алардын  окумуштуулары  учурда мээ интерфейстери тармагында фундаменталдык изилдөөлөрдүн кеңири спектрин жүргүзүп жатат. 

Мисалы,  изилдөө багыттарынын бири – нейрондук ниеттерди таануучу интерфейстерге негизделген жана  реабилитациялык максатта кийилүүчү робот технологиялары.

Бул технология  колдонуучулардын кыймыл ниеттерин мээ сигналдары аркылуу аныктап, неврологиялык ооруларды натыйжалуу дарылоого багытталган. 

Мээ – машина интерфейстеринин кийинки мууну – изилдөөнүн дагы бир  багыты. 

Бул изилдөө ультра аз энергия сарптаган био жана нейрондук интерфейс схемаларына көңүл бурат.  Алар биологиялык жана нейрондук сигналдарды аз энергия сарптоо менен туташтыруу аркылуу иштетишет. 

Ошондой эле нейрондук сигналдарды зымсыз өлчөө технологиялары, башкача айтканда, нейрондук сигналдарды зымсыз каттоо ыкмалары, ага катар түзмөктүн өзүндө иштеген жасалма интеллектке негизделген жабык циклдүү нейромодуляция технологиялары иштелип чыгууда.

Бул технологиялар реалдуу убакыт режиминде сигнал алмашууну камсыз кылган циклдүү башкаруу структураларына негизделет. 

Мындан сырткары ультра-кичинекей мультимодалдык нейрондук электроддордун негизинде жогорку чечилишке ээ нейрондук сигналдарды өлчөө жана мээни так стимулдаштыруу боюнча да  изилдөөлөр жүргүзүлүүдө. 

Бул электроддор бир эле учурда нейрондук сигналдардын бир нече түрүн өлчөп жана аларга стимул бере алат. 

Кийинки муундагы мээ интерфейстерине арналган, жасалма интеллектке негизделген интегралдык микросхемалар жана системалык технологиялар да изилденүүдө. 

Ал эми KAIST институтунун Электротехника мектеби мээдеги сигналдарды жогорку тактыкта өлчөө боюнча изилдөөлөрдү жүргүзүүдө. 

Бул изилдөөлөрдүн багыты мээде пайда болгон нейрондук сигналдарды так каттоого мүмкүндүк берген технологияларды жана нейростимуляцияга негизделген нейроинженерияны да камтыйт. 

 

Илимий жана техникалык  терминдерге түшүндүрмө:

 

Экзоскелет – адамдын физикалык мүмкүнчүлүктөрүн күчөтүү, колдоо же жакшыртуу үчүн арналган кийилүүчү түзмөк. Ал денеге механикалык күчтөрдү өткөрүп берип, күчтү арттырууга, жаракаттан сактоого же кыймылдуулукту калыбына келтирүүгө жардам берет.

Экзоскелеттер эки негизги түргө бөлүнөт. Активдүү (күч менен иштеген) экзоскелеттерде кыймылды активдүү жаратуу жана максималдуу күч берүү үчүн моторлор, батареялар жана жасалма интеллект колдонулат.

Ал эми пассивдүү экзоскелеттерде жүктү кайра бөлүштүрүү жана соккуларды сиңирүү үчүн пружиналар жана механикалык конструкциялар пайдаланылат.

 

Мээ интерфейстери – көбүнчө мээ – компьютер интерфейстери (BCI) же мээ-машина интерфейстери (BMI) деп да аталат. 

Мээнин электрдик активдүүлүгү менен тышкы түзмөктүн ортосунда түз байланыш каналын түзгөн системалар. Алар колдонуучуларга компьютерлер, протездер же башка жабдуулар менен жөн гана ой жүгүртүү аркылуу өз ара аракеттенүүгө мүмкүндүк берет. 

Мээ – компьютер интерфейстери боюнча изилдөөлөр АКШда 1970-жылдары эле башталган. Акыркы жылдары, айрыкча инвазивдүү эмес сигнал алуу ыкмаларынын өнүгүшү менен алар жалпы адам–компьютер өз ара аракеттенүүсүнүн бир бөлүгү катары да изилденүүдө. 

Мээ- компьютер интерфейстери алардын инвазивдүүлүк деңгээли боюнча гана эмес, ошондой эле иштөө принцибине жараша да классификацияланат. 

 

Квадриплегия – төрт мүчөнүн жана тулкунун шал болушу, адатта адамдын моюнунан ылдый бөлүгүн жабыркатат. Ал моюн (жатын моюн) бөлүгүндөгү жүлүндүн жабыркашынан келип чыгат, бул мээ менен дене ортосундагы нерв сигналдарынын үзгүлтүккө учурашына алып келет. 

 

Тактильдик маалымат – тийүү сезими аркылуу алынган сенсордук маалымат. Ал объект же айлана-чөйрө жөнүндө текстура, басым, температура, форма жана титирөө сыяктуу маалыматтарды теридеги атайын нерв рецепторлорунун активдешүүсү аркылуу берет. Бул маалымат адамдын кабылдоосу үчүн да, роботтук манипуляция үчүн да өтө маанилүү. 

Адамдын тактильдик системасы физикалык өз ара аракеттенүүнү мээ түшүнө ала турган электрдик сигналдарга айландырат. 

 

Соматосенсордук маалымат – адамдын денеси сырткы дүйнө менен байланышып турушуна жардам берген сезүү маалыматтары. Териден, булчуңдардан, муундардан жана ички органдардан келген бул сигналдар аркылуу биз тийгенди, басымды, ооруну, ысык же муздак экенин сезебиз. 

Ошондой эле бул маалыматтар дененин мейкиндиктеги абалын (проприоцепцияны) сезүүгө, башкача айтканда, кайсы жерде жана кандай абалда экенин билүүгө мүмкүнчүлүк берет. 

 

Шилтемелер:

1. Маалымат макала  KAIST институтунун интернет баракчасындагы https://news.kaist.ac.kr/newsen/html/news/?mode=V&mng_no=63510 материалдын негизинде  жазылды. 
2. Башкы сүрөт unsplash.com сайтынан  алынды, автору Steve Johnson. 
3. Макала ичиндеги сүрөт KAIST институтуна таандык, https://news.kaist.ac.kr/newsen/html/news/?mode=V&mng_no=63510 интернет баракчасынан алынды. 
4. Илимий жана техникалык терминдерге түшүндүрмөнү Эл Илим коомдук фонду даярдады.