Сотрудники МФТИ работают над созданием полноценного экзоскелета
Ученые МФТИ приблизили возможность создания полноценного экзоскелета для людей, потерявших возможность самостоятельно передвигаться. Они разработали модель прогнозирования траектории движения руки на основе сигналов, снимаемых с поверхности коры головного мозга. При этом специалисты предпочли линейную алгебру нейросетям, так как оптимизация параметров линейной модели требует существенно меньшее число операций.
Человек теряет возможность самостоятельно двигаться, когда при повреждении спинного мозга сигналы из головного мозга не доходят до мышц. В этом случае необходимо снимать сигналы головного мозга, декодировать их, прогнозируя движение конечностей, и передавать управление на экзоскелет. Для лучшего качества снимаемого сигнала считывающий датчик устанавливается непосредственно на поверхность коры головного мозга.
Еще по теме: «Самый большой 3D-протез».
В ходе хирургической операции на поверхность моторной зоны коры мозга можно установить считывающий датчик c электродами. Но получать адекватные сигналы головного мозга мало. Нужно научить искусственные конечности выполнять соответствующие этим сигналам действия. Для этого необходимо восстановить ожидаемые движения конечностей по сигналам электрокортикограммы. В этом и заключается цель обработки сигналов.
Группа Вадима Стрижова из МФТИ занимается прогнозированием траектории движения руки по электрокортикограмме. Для управления экзоскелетом человеку нужно представлять себе естественное движение своих конечностей.
«В своей работе для прогнозирования траектории движения конечности мы обратились к линейной алгебре. Мы предпочли линейные модели нейросетям, поскольку параметры линейной модели оптимизируются за существенно меньшее число операций. Это соответствует ограничениям, которые накладывают невысокая производительность и малая память устройства (считывающий датчик. — Здрав.ФОМ)», — рассказывает главный научный сотрудник Лаборатории машинного интеллекта МФТИ Вадим Стрижов.
В скором времени группа Вадима Стрижова возьмется за задачу, связанную с проблемой описания траектории движения конечностей в условиях изменчивости структуры головного мозга.
«Двигаясь и получая отклики от окружающей среды, человек учится. Структура его мозга изменяется. Появляются новые связи, модель устаревает. Мы должны предложить такую модель, которая изменяет свою структуру согласно изменениям структуры головного мозга. Это нетривиальная задача, мы работаем над ее решением», — делится планами Вадим Стрижов.