На грани- Читать онлайн

ракета.

Вскоре стало очевидно, что мои способности учить ее иссякли. Однажды вечером, после ужина, я сказал ей: - Кузнечик, ты выхватила камешек у меня из рук.

— Что, черт возьми, это значит?

Очевидно, она была недостаточно большой поклонницей какого-то малоизвестного вестерна о кунг-фу, чтобы получить такую рекомендацию. Я сказал: - Ты узнала о танго все, что знаю я. Нам нужен новый преподаватель.

***************************************

Я с некоторым трепетом позвонил Соне Альварес, моей бывшей преподавательнице танго. Я знал, что она именно тот человек, который поможет нам совершенствоваться в танцах. Больше всего меня беспокоило, что Стефани и Эмилио, возможно, все еще будут заниматься с ней. Я почувствовал огромное облегчение, когда она сказала: - О, нет. Они переехали в Майами, чтобы учиться там у аргентинского преподавателя.

За несколько месяцев наши навыки танго значительно улучшились, но затем мы достигли разочаровывающего пика, который продолжался несколько недель. Несмотря на наше отрицание, постепенно нам стало ясно, что на этот раз нас сдерживали наши протезы.

Вот в чем проблема в двух словах: ваша голень, лодыжка и стопа выполняют за вас множество различных функций, когда возникает необходимость. Иногда вам нужно, чтобы они были гибкими определенным образом. В другое время вы хотите, чтобы они были жесткими и удерживали вас на месте, пока вы выполняете какие-то другие движения. В определенные моменты танца вам нужно, чтобы ваша нога сгибалась в подошве и поднимала вас в воздух.

Нетрудно спроектировать протез, который будет выполнять любую из этих функций. Однако очень, очень сложно создать протез, способный быстро переключаться между этими различными режимами и выполнять нужные действия в нужное время. Мы подсчитали, что это должно было произойти в течение периода времени, меньшего десяти миллисекунд. Сначала я не мог понять, как это сделать, и не был уверен, что это вообще возможно.

Святой Грааль проектирования протезов заключается в том, чтобы улавливать крошечные сигналы, проходящие по периферическим нервам пациента, а затем использовать эти сигналы для управления сервомоторами активного протеза и выполнения правильного движения. Проблема заключалась в том, что нервные сигналы были слабыми, и наш контроллер должен был каким-то образом интегрировать сложную симфонию этих сигналов и превратить их в соответствующие действия.

Затем однажды на работе на меня снизошло озарение. Я посещал исследовательский семинар по использованию искусственного интеллекта в анализе медицинских изображений. Докладчица рассказала, как она обучила нейронную сеть правильно диагностировать такие заболевания, как рак и пневмония, на основе рентгеновского снимка грудной клетки пациента. Мне пришло в голову, что я мог бы использовать ту же методологию для обучения нейронной сети управлению протезом сустава. После семинара я немного поразмыслил над докладом и составил план.

*********************************************

Я пригласил Терезу в свою лабораторию и прикрепил к ее здоровой ноге датчик. Затем я попросил ее выполнить комплекс движений нижней частью ноги - сгибать, разгибать, переворачивать и выворачивать стопу. Я даже попросил ее нарисовать в воздухе все буквы алфавита пальцами ног. Датчики, прикрепленные к ее ноге, регистрировали не только сигналы, поступающие от различных нервов и мышц, но и результирующие движения ее ноги.

Затем я использовал этот массив данных для обучения своей нейронной сети. Как только это было сделано, я вернул Терезу в лабораторию. Я надел на ее ногу над местом ампутации жгут датчиков меньшего размера. Сигналы, обнаруженные этими датчиками, были расшифрованы нейронной сетью в режиме реального времени, которая затем отправила соответствующие команды на сервомоторы, которые я встроил в прототип бионической ноги.

После долгих тренировок она смогла успешно управлять новой ногой с помощью нервных импульсов. Следующий месяц мы потратили на усовершенствование нейронной сети и ее аппаратного обеспечения, а Тереза стала гораздо увереннее пользоваться ею.

Было непросто упаковать все оборудование и батарейный блок так, чтобы они поместились в ее протезе. Мой первоначальный прототип был довольно тяжелым, и Терезе пришлось изрядно потрудиться, таская его за собой. Однако контроллер нейронной сети работал довольно хорошо и позволял ей выполнять некоторые танцевальные движения, которые ранее были для нее невозможны. Мы продолжили совершенствовать ногу, уменьшая ее размер и вес, а также повышая точность.

Еще одна проблема, связанная с протезированием электропривода, заключается в том, что без какой-либо обратной связи может быть трудно контролировать величину усилия, прилагаемого серводвигателями. Например, если вы попытаетесь накормить себя клубникой бионической рукой без обратной связи, то, скорее всего, раздавите ее в джем еще до того, как она попадет вам в рот.

Еще одна вещь, которой не хватает простому протезированию, - это проприоцепция - способность определять точное местоположение, ориентацию и движение части вашего тела. Представьте, что вы пытаетесь вытереть задницу бионической рукой - без проприоцепции можно только догадываться о конечном предназначении этой туалетной бумаги.

Чтобы обеспечить надлежащую обратную связь, я добавил к ее протезу систему тактильной обратной связи, которая использовала тонкие вибрации, чтобы сообщить Терезе точное положение ее устройства и силу, с которой она его применяет.

Мы протестировали тактильную систему в домашних условиях с помощью основного движения в танго под названием "очо". Как следует из названия, человек двигает ногами, образуя на полу восьмерку. Без тактильной системы Тереза могла уверенно передвигать свою бионическую ногу. Однако, как только она привыкла к тактильным ощущениям, ее контроль значительно улучшился. После некоторой практики она смогла передвигать ногу через очо с точностью скальпеля хирурга.

Как только мы правильно настроили бионическую ногу для Терезы, то я применил тот же процесс для создания такой же ноги для себя, используя уроки, полученные при работе с ее

Порно библиотека 3iks.Me