مفاجآت الذكاء الاصطناعي.. بدلات آلية تساعدك على الجري بشكل أسهل وأسرع

طور باحثون من جامعة ولاية نورث كارولينا تقنية جديدة مبتكرة تستفيد من الذكاء الاصطناعي والمحاكاة الحاسوبية لتدريب الهياكل الخارجية الآلية لمساعدة المستخدمين بشكل مستقل على توفير الطاقة في أثناء المشي والجري وصعود السلالم، وفقا لمجلة "Nature".

وقال هاو سو، المؤلف المنسّق لورقة بحثية حول العمل المنشورة في المجلة: "يقترح هذا العمل ويوضح إطارا جديدا للتعلم الآلي الذي يسد الفجوة بين المحاكاة والواقع للتحكم بشكل مستقل في الروبوتات القابلة للارتداء لتحسين القدرة على الحركة وصحة البشر".

وأضاف، سو وهو أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية وهندسة الطيران في جامعة ولاية كارولينا الشمالية، "تمتلك الهياكل الخارجية إمكانات هائلة لتحسين أداء المحرك البشري. ومع ذلك، فإن تطويرها ونشرها على نطاق واسع مقيد بمتطلبات الاختبارات البشرية المطولة وقوانين السيطرة اليدوية".


وتابع، "أن الفكرة الأساسية هنا هي أن الذكاء الاصطناعي المتجسد في الهيكل الخارجي المحمول يتعلم كيفية مساعدة الأشخاص على المشي أو الجري أو التسلق في محاكاة حاسوبية، دون الحاجة إلى أي تجارب".

وعلى وجه التحديد، ركز الباحثون على تحسين التحكم الذاتي في أنظمة الذكاء الاصطناعي المجسدة، وهي أنظمة يتم فيها دمج برنامج الذكاء الاصطناعي في تكنولوجيا الروبوت المادية بحسب الدراسة.

وركز هذا العمل على تعليم الهياكل الخارجية الآلية كيفية مساعدة الأشخاص الأصحاء في مختلف الحركات.

وفي العادة، يتعين على المستخدمين قضاء ساعات في "تدريب" الهيكل الخارجي حتى تعرف التكنولوجيا مقدار القوة المطلوبة - ومتى يتم تطبيق هذه القوة - لمساعدة المستخدمين على المشي أو الجري أو صعود السلالم.

كما تتيح الطريقة الجديدة للمستخدمين الاستفادة من الهياكل الخارجية على الفور.

يقول سو: "هذا العمل هو في الأساس تحويل الخيال العلمي إلى حقيقة، مما يسمح للناس بحرق طاقة أقل أثناء القيام بمجموعة متنوعة من المهام".

من جانبها قالت شوزين لو، المؤلفة الأولى للورقة البحثية والباحثة السابقة في دراسات ما بعد الدكتوراه في جامعة ولاية نورث كارولاينا، والتي تعمل حاليا أستاذة مساعدة في جامعة إمبري ريدل للطيران: "لقد طورنا طريقة لتدريب الروبوتات القابلة للارتداء والتحكم فيها لإفادة البشر بشكل مباشر".

وعلى سبيل المثال، في الاختبار على البشر، وجد الباحثون أن المشاركين في الدراسة استخدموا طاقة أيضية أقل بنسبة 24.3 بالمئة عند المشي في الهيكل الخارجي الآلي مقارنة بالمشي بدون الهيكل الخارجي. استخدم المشاركون طاقة أقل بنسبة 13.1 بالمئة عند الجري في الهيكل الخارجي، وطاقة أقل بنسبة 15.4 بالمئة عند صعود السلالم.


وبين، "من المهم ملاحظة أن تخفيضات الطاقة هذه تقارن أداء الهيكل الخارجي الآلي بأداء المستخدم الذي لا يرتدي الهيكل الخارجي. وهذا يعني أنه مقياس حقيقي لمقدار الطاقة التي يوفرها الهيكل الخارجي".

وبينما ركزت هذه الدراسة على عمل الباحثين مع الأشخاص الأصحاء، فإن الطريقة الجديدة تنطبق أيضا على تطبيقات الهياكل الخارجية الروبوتية التي تهدف إلى مساعدة الأشخاص الذين يعانون من إعاقات حركية.

وأردف سو: "قد يقدم إطار عملنا استراتيجية قابلة للتعميم وقابلة للتطوير من أجل التطور السريع والاعتماد على نطاق واسع لمجموعة متنوعة من الروبوتات المساعدة لكل من الأفراد الأصحاء وضعاف الحركة".

وختم، "نحن في المراحل الأولى من اختبار أداء الطريقة الجديدة في الهياكل الخارجية الروبوتية التي يستخدمها كبار السن والأشخاص الذين يعانون من حالات عصبية، مثل الشلل الدماغي. ونحن مهتمون أيضا باستكشاف كيف يمكن لهذه الطريقة أن تحسن أداء الأجهزة التعويضية الروبوتية للأشخاص مبتوري الأطراف".