Moderní protetické končetiny dávají svým uživatelům naději, že budou vést plnohodnotný život. Kombinují nové materiály, moderní technologie a také umělou inteligenci. Rozšiřují tak možnosti pohybu protézy. Člověk si díky tomu třeba i otevře pivo.
Protézy se učí otevírat pivo. S nejtěžšími úkoly pomáhá umělá inteligence
Doposud byly robotické protézy lidských rukou značně neobratné. Přestože se vědcům a lékařům dařilo čím dál lépe napodobovat vzhled opravdových lidských končetin, jejich funkce je těžko napodobitelná. Aby uspěli, muselo by se povést, aby končetina správně rozpoznala signály z mozku a pak je převedla na přesně požadovaný pohyb.
Což je nesmírně složitá operace, kterou se zatím vědcům nedařilo ani zdaleka zvládnout. „U starších verzí protetických končetin zachytávaly elektrody sílu signálů, ale bylo to, jako naslouchat orchestru a vědět jen to, jak hlasitě hrají,“ popsal pro magazín Wired Blair Lock, ředitel společnosti Coapt, která patří mezi několik hráčů, jimž se daří v současnosti tato omezení překonávat.
Když si ruka povídá s čipem
Dosahují toho pomocí umělé inteligence. Ta totiž umožňuje pomocí strojového učení sledovat, jaká centra v mozku se člověk s amputovanou končetinou pokouší používat. Následně zkouší tento signál převést tak, aby mu robotická končetina rozuměla.
Jak to vypadá? Jde o nesmírně náročný proces, během něhož pacient s amputovanou končetinou celé hodiny sleduje tablet nebo počítačový monitor. Na něm se pohybuje lidská ruka a pacient se zkouší představit, jak by s ní pohnul on. Přitom je pomocí elektrod připojený k počítači s programem strojového učení, který tyto impulzy zkouší rozpoznávat a ukládat si je do databáze, jež je pak součástí samotné končetiny.
V ideálním případě se tak ruka naučí, jak vypadají konkrétní příkazy mozku k ovládání přirozené ruky, a převádí je na signál, pomocí něhož by měla pohyb vykonat i umělá náhrada. Dnešní standardní náhrady dokáží rozeznávat jen velmi omezené množství takových signálů, ale technologie, jaké využívají startupy, jako je výše zmíněný Coapt nebo třeba baltimorská Infinite Biomedical Technologies, se to snaží změnit.
Robotické končetiny s povolením
„Naším cílem pro většinu pacientů je, aby získali více než dvě funkce, třeba otevřít-zavřít, nebo otočit zápěstím,“ popisuje ředitel Infinite Biomedical Technologies Rahul Kaliki. A podle počtu zákazníků těchto technologických startupů to vypadá, že se jim to daří. Tyto společnosti nicméně protetické končetiny přímo nevyrábí, jen programují specializované čipy, které se učí rozkódovat správně signály pro umělé náhrady.
Od letošního září se čipy od Infinite Biomedical Technologies smějí ve Spojených státech už i komerčně prodávat, dostaly totiž povolení Federální agentury pro kontrolu léčiv. Od konce roku se tak začnou instalovat nejen u klinicky testovaných případů, ale všem, kdo si je mohou dovolit. Společnost Coapt je má schválené od konce loňského roku, v současné době je používá asi čtyři sta osob. Cena za čip se pohybuje mezi deseti a patnácti tisíci dolary, což odpovídá ceně nejlevnější protézy. Ty dražší mohou stát až desetinásobek.
Jedním z lidí, kteří mají systém od Coaptu, je Nicole Kellyová. Osmadvacetiletá žena z Chicaga má protézu vylepšenou čipem už přes rok. Je tak citlivá a přesná, že s ní může solit polévku nebo v ní držet hrací karty. A dokonce s ní může otevřít pivo.
Nicole Kellyová
„U většiny věcí to nebylo tak, že bych je nebyla schopná dělat vůbec, ale teď jsem schopná je provádět mnohem lépe,“ uvedla Wired Kellyová, která se bez levé paže už narodila. Kellyová se před čtyřmi roky přesto zúčastnila soutěže Miss America a nyní pracuje jako právnička.
Proces učení se novým pohybům popisuje jako značně náročný – čip je proto také vybavený systémem umožňujícím resetovat nastavení. Uvádí, že přetrénovat ruku s vymazanou pamětí, trvá kolem dvou minut.
Jiná cesta
Odlišnou cestou se vydali vědci z Infinite Biomedical v rámci jiného experimentu. Do bytů lidí s protézami umísťují takzvané RFID čipy, které vysílají informaci o tom, jakým mozkovým signálem se nejrůznější předměty v domácnosti používají. Lidská ruka je tak vlastně úplně vynechána z procesu – robotická končetina komunikuje přímo s čipem, který jí dokáže vysvětlit rozdíl mezi vypínačem, klikou nebo otevíráním ledničky.
Tyto technologie jsou pochopitelně nové a tedy značně drahé – a rozhodně nejsou dostupné a ještě ani užitečné pro všechny, kdo mají protetické pomůcky. Výzkum jak ve státních, tak i soukromých nebo univerzitních institucích jde ale vpřed nesmírnou rychlostí, která dává všem, kdo museli podstoupit amputaci ruky, naději na plnohodnotný život.