Egzoszkielety narzędziem wśród ludzkich ograniczeń
Egzoszkielety naszpikowane sztuczną inteligencją mogą znaleźć zastosowanie zarówno na Ziemi, jak i w kosmosie.
Postępy w dziedzinie sztucznej inteligencji ułatwiają rozwój bardziej adaptacyjnych, przyjaznych dla użytkownika egzoszkieletów, które mogą znacznie poprawić mobilność osób niepełnosprawnych, zwiększyć produktywność pracowników, a nawet pomóc astronautom w kosmosie.
Ostatnie osiągnięcia naukowców z Georgia Institute of Technology doprowadziły do stworzenia uniwersalnego kontrolera dla zrobotyzowanych egzoszkieletów. Kontroler wykorzystuje deep learning, aby dostosować się do unikalnych ruchów i biomechaniki poszczególnych użytkowników bez konieczności ręcznej kalibracji. Analizując dane z czujników monitorujących kąty i ruchy stawów, sztuczna inteligencja może zapewnić odpowiednie wsparcie kończynom użytkownika, dzięki czemu egzoszkielety są bardziej intuicyjne i łatwiejsze w użyciu w rzeczywistych scenariuszach.
Potencjalne zastosowania egzoszkieletów opartych na sztucznej inteligencji rozciągają się po wielu branżach. W opiece zdrowotnej mogą one pomagać pacjentom po udarze i osobom z niepełnosprawnością ruchową, pomagając im odzyskać siłę i niezależność. Algorytmy sztucznej inteligencji mogą dostosowywać się do różnych czynności, zapewniając ciągłe wsparcie, a nie ograniczając się do predefiniowanych ruchów. Zdolność adaptacji ma kluczowe znaczenie dla użytkowników, którzy muszą wykonywać szereg nieszablonowych zadań w swoim codziennym życiu.
W warunkach przemysłowych egzoszkielety mogą zwiększyć bezpieczeństwo i produktywność pracowników. Zapewniając dodatkową siłę i zmniejszając obciążenie fizyczne związane z podnoszeniem ciężkich przedmiotów, urządzenia te mogą pomóc w zapobieganiu urazom układu mięśniowo-szkieletowego. Przykładowo, pracownicy magazynów i fabryk mogą skorzystać ze wsparcia górnej części ciała, co może zmniejszyć zmęczenie i zwiększyć wydajność.
Kolejnym aspektem odnośnie egzoszkieletów jest ich potencjalne zastosowanie w przestrzeni kosmicznej. Astronauci stoją przed wyjątkowymi wyzwaniami związanymi z długotrwałą ekspozycją na mikrograwitację, która może prowadzić do zaniku mięśni i utraty gęstości kości. Egzoszkielety wyposażone w sztuczną inteligencję mogłyby zapewnić niezbędne wsparcie w celu złagodzenia tych skutków, umożliwiając astronautom utrzymanie zdrowia fizycznego podczas długich misji. Co więcej, urządzenia te mogłyby pomóc w wykonywaniu wymagających fizycznie zadań podczas spacerów kosmicznych lub na powierzchniach planet, zwiększając ogólne możliwości misji.
Rozwój egzoszkieletów obejmuje naszpikowanie ich zaawansowanymi technologiami. Na przykład, podejście zespołu Georgia Tech wykorzystuje sieć neuronową działającą na chipie GPU do odczytywania danych z czujników na egzoszkielecie. Czujniki mierzą kąt różnych stawów oraz kierunek i prędkość użytkownika. Sieć neuronowa wykorzystuje informacje do przewidywania ruchów użytkownika i kieruje silnikami egzoszkieletu, aby zastosować odpowiednią ilość momentu obrotowego do wsparcia mięśni. Ciągła adaptacja do ruchów użytkownika stanowi znaczną poprawę w stosunku do poprzednich egzoszkieletów, które często wymagały ręcznego dostrajania i mogły pomóc tylko w określonych czynnościach.
Uniwersalny kontroler jest szczególnie godny uwagi, ponieważ eliminuje potrzebę heurystycznych regulacji. Tradycyjne egzoszkielety wymagają obszernej kalibracji dla każdego użytkownika, co jest czasochłonne i ogranicza ich praktyczność w codziennym użytkowaniu. Zdolność nowego systemu do automatycznego dostosowywania się do wielu użytkowników i czynności sprawia, że jest on znacznie bardziej wszechstronny i przyjazny dla konsumenta.
Jednak pomimo postępów pozostaje kilka wyzwań. Wysoki koszt produkcji i dystrybucji egzoszkieletów stanowi istotną barierę dla ich powszechnego stosowania. Wiele osób niepełnosprawnych nie może sobie pozwolić na zaawansowane urządzenia, a ubezpieczenie jest w ich przypadku często ograniczone lub nie istnieje. Ponadto potrzebne są dalsze ulepszenia algorytmów sztucznej inteligencji, aby poradzić sobie ze złożonością rzeczywistych środowisk. Na przykład, zapewnienie, że egzoszkielety działają niezawodnie na nierównym terenie lub w ruchliwych miejscach, w których konieczne są szybkie reakcje, jest obecnie przedmiotem obecnych badań.
Wygoda i użyteczność są również czynnikami krytycznymi. Szkielety muszą być lekkie i łatwe do noszenia przez dłuższy czas, aby były praktyczne w codziennym użytkowaniu. Naukowcy badają nowe materiały i projekty, aby zmniejszyć wagę i masę tych urządzeń przy jednoczesnym zachowaniu ich skuteczności.
Integracja sztucznej inteligencji ze zrobotyzowanymi egzoszkieletami niesie ze sobą ogromne nadzieje na rozszerzenie ich zastosowań w różnych dziedzinach. Kontynuując udoskonalanie technologii i radzenie sobie z istniejącymi wyzwaniami, możemy oczekiwać przyszłości, w której te zaawansowane urządzenia będą integralną częścią zwiększania ludzkich możliwości zarówno na Ziemi, jak i poza nią.
Szymon Ślubowski
