Ako ľahko sa používajú? Môžem s nimi držať predmety? Budú sa pohyby cítiť prirodzene? Na čo sú určené? A urobí ma nosenie týchto zariadení nadľudským?
Som Amit Katwala, spisovateľ a redaktor pre Wired. Vždy ma fascinovalo, ako technológia môže zlepšiť ľudský výkon. Keď som počul, že tím výskumníkov na Univerzite v Tokiu pracuje na sade nositeľných robotických rúk, musel som ísť zistiť viac.
Inšpirácia japonským bábkovým divadlom
Dizajn rúk bol čiastočne inšpirovaný tradičným japonským bábkovým divadlom. Sú určené na zlepšenie ľudských schopností, podobne ako nástroj. Požiadal som jedného zo tvorcov týchto rúk, profesora Masahika Anamija, aby mi povedal viac.
„Toto je malá kópia tohto pohybu. Fyzické výpočty pomáhajú vyhnúť sa kolízii, taktiež je to veľmi intuitívne a ľahko zrozumiteľné. Tento bábkoherec má senzory na meranie uhla kĺbov – päť snímačov polohy pre každú ruku. Tento senzor snímajúci signál a na základe tohto signálu ruky dokonale nasledujú tento pohyb,“ vysvetľuje profesor.
Dáta zo senzorov sa prenášajú do 3D modelu v laptope, ktorý potom ovláda väčšie ruky. Kľúčové komponenty systému zahŕňajú batoh, objímky, motory v rukách a motory v zápästiach, ktoré to všetko spájajú dohromady. Každý kĺb je prepojený karbónovými vláknami, ktoré fungujú ako kosti obleku.
Možnosti budúceho využitia
Profesor Anami hovorí, že robotické ruky by sa jedného dňa mohli použiť pre šport, medicínu alebo rehabilitáciu. „Navrhli sme nadľudské športy. Možno v budúcnosti, keď pripojíme alebo odpojíme tento typ nadľudského zápästia, budeme môcť hrať nové typy športov. Toto je jedna aplikácia, taktiež sme schopní nájsť vážne aplikácie, ako napríklad pomoc pri medicínskych operáciách.“
„Táto ruka drží môj disk. Môže ma tiež naučiť, ako pohybovať rukou. Takže zo vzdialenej strany alebo zo strany počítača nám môže pomôcť pri rehabilitácii alebo získavaní nových druhov zručností, ako sú bojové umenia alebo iné veci.“
Testovanie robotických rúk
Keď som už rozumel základnej mechanike obleku, bol čas ho vyskúšať. Je dosť ťažký a keď sa pohybujem, cítim, ako sa za mnou pohybuje, ale je skutočne pohodlný. Vyzerám dosť cool, ako keby som sa spojil s robotom.
Je dosť nezvyčajné mať tieto končatiny pohybujúce sa okolo vás bez vašej kontroly. Môžete počuť ramená vibrovať, keď dvíhajú ruky hore a dolu. Skutočne počujete motory pracovať. To vás skutočne upozorní na to, koľko sily je potrebnej len na zdvihnutie týchto rúk. Znie to mechanicky, ale aj trochu biologicky, takmer ako keby tam vzadu niečo mrnčalo.
Test propriocepcie s robotickými končatinami
Ľudia majú schopnosť nazývanú propriocepcia, ktorá je vašou schopnosťou vedieť, kde sú vaše končatiny v priestore bez toho, aby ste mali otvorené oči. Testovali sme, či dokážem povedať, kde sú tieto robotické končatiny so zatvorenými očami, zatiaľ čo ich profesor Anami pohyboval.
Definitívne som cítil, ako sa nakláňam na jednu stranu a cítil som vibrácie cez moje pravé rameno. Z toho, ako je moje telo teraz naklonené, myslel som si, že je to spodná pravá ruka s hmotnosťou približne 4 kilogramov extra ramena. Dáva zmysel, že trochu vyvažujem.
Ovládanie robotických rúk
Ovládač sa v porovnaní s rukou cíti veľmi ľahký, ktorá je očividne oveľa ťažší a cíti sa oveľa robustnejšie. Bol som dosť opatrný s tým, ako sa pohybujem. Cítil som sa oveľa váhavejšie pri pohybovaní sám. Vlastne som sa cítil pohodlnejšie, keď to pohybovali iní ľudia.
Nakoniec som chcel otestovať, ako dobre dokážu robotické ruky zdvihnúť predmety. Mojou úlohou bolo pokúsiť sa spolupracovať s robotom, čo bolo pre niektoré objekty ľahšie ako pre iné. Úspešne sme zdvihli malú mäkkú vtáčik vec a loptu, ale s perom a písaním to bolo oveľa náročnejšie.
Tretí palec: Cambridge inovuje ľudskú ruku
Po vyskúšaní robotických rúk v Tokiu som sa vydal bližšie k domovu do Cambridge, aby som sa stretol s Danny Clode a tímom, ktorý pracuje na treťom palci. Danny Clode je dizajnér augmentácie a protetiky v laboratóriu plasticity Univerzity v Cambridge.
„Toto je môj tretí palec. Začína na puzdre ruky, kde je samozrejme palec. Je to flexibilný palec, úplne 3D tlačený a má tri hlavné prvky. Má tuhé puzdro ruky s flexibilnými páskami a potom je pripojené k dvom motorom, ktoré nosím na zápästí, vo veľmi podobnej pozícii ako hodinky.“
Môžete vidieť, že tie ťahajú tretí palec a je pripojený k nositeľnému zariadeniu tu hore. Je tu batéria, ktorá sa dá vymeniť, a potom je toto PCB bezdrôtovo pripojené k tomu, čo nosím v topánkach a okolo kotníkov.
Ovládanie treťového palca
Máte dva tlakové senzory, jeden pod každým veľkým prstom nohy. Je to v podstate systém kladky. Je úplne flexibilný 3D tlač, takže je veľmi poddajný. Keď stlačíte prsty nôh, jeden v každom, môžete ovládať palec.
Rýchlosť je ovládaná tým, ako silno stláčate. To je celkem rýchle a môžete robiť trochu pomalší, jemnejší pohyb. Skutočné pokúšanie sa pohybovať nimi v tandeme a správne nastavenie tlaku, myslím, že to bude skutočná výzva – naučiť sa, ako to používať.
Na ľavej nohe som skutočně získal docela dobrú úroveň kontroly nad tlakom. Je to skutočne silné. Tendóny sú vyrobené z technického rybárskeho vlasca – je silný, ľahký a celkem robustný.
Testovanie schopností tretieho palca
V tímovom výskume zistili, že ľudia to všeobecne môžu používať funkčne už v prvej minúte, ale na získanie jemnejších motorických zručností potrebujete približne týždeň.
Prvý test bol úplný úchop s ťažkosťou 3 z 10. Dôležité je pamätať si, že nemáte používať ostatné prsty, pretože to je náš prirodzený reflex.
Ďalší test spočíval v zdvihnutí čo najviac loptičiek biologickou rukou a potom použití tretieho palca na zdvihnutie poslednej alebo extra loptičky. Cieľom tohto testu bolo určiť, čo môže tretí palec urobiť na rozšírenie funkcie ruky celkovo. Ťažkosť 6 z 10.
Keď je ruka orientovaná preč od vás, nemáte tú propriocepciu – neviete, kde je ruka umiestnená v priestore. Zatiaľ čo so svojimi vlastnými prstami viete presne, kde sú, aj keď sa na ne nepozeráte.
Výzvy a Jenga test
Test s kolíkmi bol o správnom umiestnení celej ruky pri používaní palca, čo je niečo, o čom normálne nikdy nemusíte premýšľať. Stále sa to cíti, ako keby som držal niečo kliešťami – som si veľmi vedomý toho, že táto vec nie je prirodzenou súčasťou môjho tela.
Jenga test bol najnáročnejší s hodnotením 11 z 10. Cieľom bolo trénovať používateľa v spolupráci s iným prstom – zdvihnúť dva bloky, jeden medzi dvoma prstami a druhý medzi prstom a tretím palcom. Bez akejkoľvek spätnej väzby od tretieho palca mi povedala, aké silno tlačím, bolo skutočne ťažké synchronizovať moje pohyby s mojím skutočným palcom.
Vplyv na mozog
Po tom, čo sme videli palec v akcii, chcel som vedieť, ako by používanie mechanického tretieho palca ovplyvnilo môj mozog. Tamar Makin je profesorka kognitívnej neurovedy v Cambridge, ktorá spolupracuje s Danny na výskume ľudskej augmentácie.
„Používame palec na to, aby sme účastníkov oboznámili s úplne novými spôsobmi fungovania ich tela, aby mohli robiť viac, ako by mohli len so svojimi rukami.“
Pozreli sme sa presne na to, ako môj mozog reagoval na tretí palec. V skenoch sa ukázalo, že oblasť ruky sa aktivovala, keď som hýbal prstami, ale keď som používal tretí palec, aktivovala sa oblasť nohy, pretože som tlačil prsty nôh.
Motorická a somatosenzorická kortex
Máme oblast nazývanú centrálna ryha, ktorá prechádza kortexom. Tento malý kopček pred ňou je motorická kortex a ten tu je somatosenzorická kortex. Pohyb ovládame motorickou kortex a keď sa pohybujeme, dostávame senzorické informácie z prstov a svalov späť do somatosenzorickej kortex.
Tieto dve časti mozgu spolupracujú synchronne. Je to táto synchronia, ktorá vám umožňuje plynulú motorickú kontrolu. A práve tu, uprostred, je oblasť ruky – to je ako najlepšia nehnuteľnosť, akú môžete získať v tej oblasti. Má skvelé spojenia s mnohými inými oblasťami mozgu a je tiež veľmi dobre spojená s časťou hore, kde sú vaše ноhy.
„Myslím, že preto ovládanie prstami nôh funguje tak dobre, pretože máme skutočne dobrú schopnosť komunikovať medzi týmito dvoma oblasťami mozgu. Ak ste múdri ohľadom dizajnu, ak môžete myslieť na intuitívny dizajn, môžete vyrábať technológie, ktoré sú plug-and-play.“
Budúcnosť robotických končatín
Najťažšie na používaní palca bolo naučiť sa ho ovládať. Ale v budúcnosti by tieto robotické končatiny mohli byť pripojené priamo k vášmu mozgu cez implantovaný čip?
„V súčasnosti, čo sú úplne prvé najranejšie dni tohto odvetvia, myslím, že chceme poskytnúť dôkaz konceptu, že áno, sme veľmi pohodlní vo svojich telách s našimi päťprstými rukami, ale akékoľvek obmedzenia v používaní extra prstov a rúk sú nakoniec obmedzením našej predstavivosti ako ľudí.“
„Existuje viacero spôsobov, ktorými v súčasnosti demonštrujeme zabudovanie ďalších častí tela do našich tiel, do našich mozgov, do nášho kognitívneho uvedomenia. A nie je dôvod, prečo by sme nemali preprojektovať svet tak, aby sme lepšie využívali tieto technológie.“
Nie som si istý, že zatiaľ potrebujem extra ruky alebo iný palec, ale myšlienka sveta, kde sa stať nadľudským je tak jednoduché ako si pripnúť batoh – tomu dávam tri palce nahor.
Obrázky: AI, Zdroj informácii: Wired.com