قد تحل اليد الآلية محل اليد البشرية في مساعدة المعاقين ومحاكاة الجراحة والتشخيص. وربما تكون هذه مجرد البداية
بقلم: هداس جاسان *
قد تحل اليد الآلية التي تحاكي حركات اليد البشرية في الوقت الفعلي محل اليد البشرية في المستقبل في أداء العمليات المعقدة. وهي تعمل اليوم في التخنيون، في مختبر الدكتورة ميريام زاكسينهاوس من كلية الهندسة الميكانيكية. يمكن التحكم في حركة اليد باستخدام أوامر الكمبيوتر: على شاشة الكمبيوتر، يتم تحديد حركة كل مفصل ويتذكر النظام الأوضاع التي "تعلمها".
الاحتمال الآخر هو تفعيل الروبوت في عملية التشغيل عن بعد. وتستخدم هذه الطريقة، التي تحفظ كتابة برنامج حاسوبي لكل حركة، قفازاً من أجهزة الاستشعار، يرتديه المشغل على يده. تقرأ المستشعرات زوايا المفاصل وتحسب موضع أطراف الأصابع في كل حركة. يقوم الكمبيوتر بمعالجة البيانات وتحديد الزوايا لمفاصل أصابع الروبوت، ويقوم الروبوت بتقليد حركة يد المشغل البشري.
تعمل الدكتورة ساكسينهاوس وطلابها حاليًا على تطوير نظام تحكم أكثر تطورًا، يعتمد على تحديد وفهم الحركات البشرية. تتعرف اليد الروبوتية حاليًا على تسع حركات أساسية بما في ذلك الضغط، والدحرجة، والخدش، والقرص، والدوران، والشد، والعصر. والقصد من ذلك هو أن الروبوت سيعمل في المستقبل بشكل مستقل، ليس كتقليد ولكن بناءً على فهم الحركة الظاهرة.
هذا التطور هو نتيجة بحث بدأ في معهد وايزمان بالتعاون مع البروفيسور إيهود أحيشر من قسم علم الأحياء العصبي. في البداية جرت محاولة لفك أحاسيس اللمس التي تخلقها اليد. يوجد في الدماغ خلايا مذبذبة (متذبذبة)، تساعد على نقل إحساس اللمس الذي يتم تلقيه من أطراف الأصابع. توجد خلايا مماثلة، تقوم بفك تشفير المعلومات الواردة من الحركة، في النظام الحركي في الدماغ والعمود الفقري وتسمى مولدات النمط الزمني المركزي. تتأرجح هذه الخلايا بنفس التردد، ولكن مع اختلاف الطور. أي أن مجموعات مختلفة من الخلايا تتأرجح في فترات زمنية مختلفة. وهكذا، على سبيل المثال، يتم التحكم في حركة المشي؛ الحركات المختلفة لها علاقة مرحلة مختلفة. يقدم الدكتور زاكسينهاوس كمثال مشية الكلب، والتي تعتمد على سلسلة من الحركات. عندما يمشي الكلب فإنه يتحرك ساقاً بعد ساق. عندما يركض، فإنه يحرك زوجًا واحدًا من الأطراف في كل مرة. ويعتقد الدكتور زاكسينهاوس أن حركة اليدين تخضع لسيطرة مماثلة.
وتضيف: "في الخطوة التالية سنعمل على إثراء الاعتراف بالحركات". "إن الحركات المتكررة لها نمط أبسط مما تعتقد. سيعرف الروبوت كيفية التعرف على سلسلة من الحركات التي يتم تنفيذها واحدة تلو الأخرى وسيفهم معنى التسلسل بأكمله. عند تحريك الإصبع لأعلى ولأسفل كما هو الحال في حركة النقر أو الطبول، تفتح المفاصل وتغلق معًا. من ناحية أخرى، عند الخدش، تفتح المفاصل وتغلق في الطور العكسي. إن فهم تسلسل الحركات سيسمح للذراع الآلية بتجميع أجزاء مختلفة من الحركات في إجراءات أكثر تعقيدًا."
تطبيقات في الطب
سيكون من الممكن تحويل الروبوت الصناعي إلى روبوت منزلي قادر على مساعدة المعاقين والمعاقين في تنفيذ الإجراءات التي تنطوي على البراعة اليدوية. يمكن للنظام نفسه أيضًا تدريب الجراحين على إجراء عمليات جراحية معقدة عن طريق المحاكاة: سيرتدي الجراح قفاز الاستشعار وسيتعرف النظام على ما إذا كان قد أجرى الجراحة بشكل صحيح.
كما يمكن أن يساعد الروبوت، على سبيل المثال، في التنبؤ بالمهارات المستقبلية لدى الأطفال، بدءاً بالمهارات الهندسية وانتهاءً بالمواهب الموسيقية الاستثنائية. إن قدرة القفاز على نقل المعلومات من اليد إلى الميكانيكي ستساعد أيضًا في نقل المعلومات لتشغيل الأطراف الاصطناعية وفقًا لنفس المبدأ.
حاليًا، في مختبر الدكتور زاكسينهاوس، يتم أيضًا تطوير الشبكات العصبية الاصطناعية لإنتاج الحركة، في برامج الكمبيوتر التي تحاكي عمل الدماغ. وبهذه الطريقة ستتم برمجة اليد الإلكترونية على غرار "برمجة" اليد البشرية. وقد تساعد مثل هذه البرامج في المستقبل الأشخاص المشلولين على تحريك أيديهم، ومبتوري الأطراف على تشغيل الأطراف الاصطناعية بطريقة أكثر تطورًا.
* ظهر في صحيفة هآرتس بتاريخ 27/11/2000. كان موقع المعرفة جزءًا من بوابة IOL التابعة لمجموعة هآرتس حتى عام 2002
