Студенты Новосибирского государственного университета разрабатывают систему управления бионическими протезами, которая позволит пользоваться искусственной рукой почти как собственной.
Проект создают магистранты ФИТ НГУ Александр Сартаков и Павел Бортников под руководством кандидата биологических наук Ивана Брака. Заказчиком выступила кибермедицинская компания «Моторика».
Главное отличие от современных коммерческих протезов — в количестве каналов считывания сигналов. Обычные устройства используют два датчика: один на сгибание, другой на разгибание. По сути, это не полноценное управление, а переключение режимов через напряжение мышц. Студенты же планируют задействовать от 6 до 18 каналов. Это позволит считывать не только сам факт движения, но и его силу, а значит — даст возможность протезу принимать промежуточные положения, а не просто сжиматься или разжиматься полностью.
Второе важное новшество — добавление электроэнцефалографии (ЭЭГ). Сейчас в реальных устройствах этот метод практически не используется. Разработчики хотят считывать сигналы не только с мышц предплечья (ЭМГ), но и напрямую с головного мозга — ещё до того, как импульс дошёл до конечности. По словам Павла Бортникова, учёные уже выявили прямую корреляцию между мозговыми импульсами и движением конкретной части тела, что позволяет распознавать намерение человека.
Устройство будет состоять из двух модулей. Для снятия показаний ЭЭГ используют шапочку с сухими электродами. Для ЭМГ — эластичный браслет на руку с датчиками. Оба модуля будут передавать сигналы по беспроводным каналам на вычислительный блок. В текущей концепции в роли такого блока может выступать смартфон, где данные будут обрабатываться нейросетью.
Сейчас проект находится на начальной стадии. Студенты проанализировали открытые данные и готовятся снимать сигналы с реальных людей. Для очистки сигналов от шумов и помех — а это критически важно для работы в городской среде — они написали базовую нейросеть с обучением с подкреплением.
На создание прототипа потребуется два-три года. Если разработка докажет свою пригодность вне лаборатории, её планируют внедрить в продукцию компании «Моторика».
Фото редакции и пресс-службы НГУ