Exoskeleton Ini Sebenarnya Dikendalikan oleh Pemikiran Pemakai

Konten terkait

• Jas Bionik Ini Mungkin Menjadi Masa Depan Prosthetics

Insinyur Universitas Houston Jose Contreras-Vidal melakukan penelitian futuristik, orang asing daripada fiksi ilmiah. Dia mengembangkan "antarmuka mesin otak" untuk menafsirkan sinyal otak dan mengubahnya menjadi gerakan. Dengan antarmuka ini, ia telah menciptakan tangan bionik dan avatar komputer yang dikendalikan oleh pikiran pengguna.

Tetapi inti dari karyanya adalah kerangka luar yang dikendalikan pikiran untuk membantu orang lumpuh berjalan. Selama beberapa tahun terakhir, Contreras-Vidal telah bekerja dengan exoskeleton tubuh bagian bawah REX, yang dikembangkan oleh REX Bionics yang berbasis di Selandia Baru. Exoskeleton dibuat untuk dikendalikan dengan joystick. Tetapi Contreras-Vidal dan timnya telah memasang versi yang akan digunakan dengan antarmuka mesin otak mereka. Pengguna exoskeleton mengenakan topi elektroda, dengan sensor pada kulit kepala yang membaca aktivitas listrik di otak. Algoritma yang dikembangkan oleh Contreras-Vidal dan timnya "menginterpretasikan" informasi otak dan menerjemahkannya ke dalam pergerakan exoskeleton. Dengan kata lain, pemakainya berpikir "bergerak, lutut kiri, " dan algoritme mengubahnya menjadi tindakan. Ini dapat membuat gerakan yang relatif cepat, karena bahkan pada orang yang tidak terluka, diperlukan sepersekian detik agar informasi dapat berpindah dari otak ke tubuh.

"Setiap kali kita merencanakan suatu gerakan, informasinya ada di sana sebelum kita benar-benar melihat gerakan itu, " kata Contreras-Vidal.

Sejumlah peneliti selama bertahun-tahun telah membantu orang lumpuh bergerak menggunakan elektroda yang ditanamkan di otak mereka. Sistem pending-paten Contreras-Vidal berbeda karena tidak invasif — pengguna menggunakan dan mematikan tutup elektroda sesuka hati. Ini sangat berguna dalam kasus pasien yang hanya membutuhkan exoskeleton sementara, seperti korban stroke yang mungkin menggunakan exoskeleton untuk mendapatkan kembali kemampuan berjalan, kemudian belajar berjalan tanpa bantuan. (Sebuah tim yang dipimpin Brasil mengembangkan exoskeleton yang dikendalikan otak non-invasif untuk memungkinkan lumpuh untuk memulai Piala Dunia 2014; namun, gugatan itu, tidak memungkinkan pengguna untuk berjalan tanpa bantuan).

Exoskeleton yang dikendalikan pikiran adalah hasil dari kerja bertahun-tahun dalam memecahkan kode bahasa otak. Di University of Houston, Contreras-Vidal mengarahkan Laboratorium untuk Sistem Antarmuka Mesin Otak Non-invasif, yang mempekerjakan tim insinyur, ahli saraf, dokter, pakar komputer, dan bahkan seniman. Sebelum Houston, ia memimpin Laboratorium Teknik Saraf dan Smart Prosthetics di University of Maryland, di mana ia bekerja pada pengembangan prosthetics yang dikendalikan otak untuk diamputasi. Algoritma yang digunakan untuk menerjemahkan pikiran menjadi gerakan terus ditingkatkan, Contreras-Vidal mengatakan, dalam apa yang ia gambarkan sebagai "proses kreatif."

Saat ini, labnya sedang mengerjakan beberapa proyek menggunakan antarmuka mesin otak. Satu proyek melihat perkembangan neuro-motorik pada anak-anak menggunakan tutup elektroda; tim berharap pemahaman yang lebih baik tentang proses ini pada akhirnya dapat membantu anak-anak dengan gangguan perkembangan neurologis, seperti autisme. Yang lain berusaha untuk memahami apa yang terjadi di otak ketika orang mengalami seni, pas pengunjung museum dengan topi elektroda ketika mereka melihat instalasi seni.

Exoskeleton yang dikendalikan otak saat ini sedang menjalani uji coba. Ini sudah digunakan dalam sejumlah skenario kehidupan nyata; seorang pria lumpuh Inggris baru-baru ini berjalan menggunakan exoskeleton di sebuah konferensi di Italia.

Contreras-Vidal dan beberapa muridnya akan menunjukkan kerangka luar pada Festival Inovasi Smithsonian yang akan datang. Festival ini, kolaborasi antara Smithsonian Institution dan US Patent and Trademark Office, akan berlangsung 26 dan 27 September di Museum Nasional Sejarah Amerika.

"Kami sangat senang pergi ke Smithsonian, karena saya pikir para ilmuwan perlu berbicara kepada publik, terutama dengan anak-anak, " kata Contreras-Vidal. "Mereka perlu terkena teknologi jenis ini untuk melihat itu benar-benar tentang menciptakan dan berinovasi."

Seolah-olah exoskeleton seperti robot tidak cukup mengesankan untuk anak-anak dan penonton festival lainnya, Contreras-Vidal dan timnya akan memungkinkan pengunjung untuk melihat gelombang otak mereka sendiri di layar dengan mengenakan topi elektroda. Contreras-Vidal menggambarkan penyetelan gelombang otak seseorang sebagai "mendengarkan neurosymphony."

"Saya suka melihat otak sebagai simfoni, di mana semua area utama adalah bagian dari ansambel dan setiap pemain dalam ansambel ini bertanggung jawab atas beberapa aspek perilaku mereka, " katanya. "Untuk memainkan musik ini, mereka perlu berkoordinasi."

Tumpang tindih antara seni dan sains adalah bagian penting dari karya Contreras-Vidal. Di masa lalu, dia menghubungkan seniman untuk mengintip ke dalam proses kreatif otak mereka. Baru-baru ini dia bekerja dengan penari. Dalam sebuah proyek bernama Your Brain on Dance, dia memasang penari dengan topi elektroda dan menampilkan gelombang otak yang dihasilkan di layar saat mereka tampil. Dia percaya bahwa pada akhirnya penyelidikan semacam ini tentang dasar gerakan saraf dapat mengarah pada pemahaman baru tentang Parkinson dan penyakit otak lainnya.

Di Festival Inovasi, pengunjung akan disuguhi pertunjukan tarian seperti itu.

"Para ilmuwan dapat belajar banyak dari seni dan sebaliknya, " kata Contreras-Vidal. "Saya berharap ini akan menangkap imajinasi orang, terutama anak-anak."

Festival Inovasi akan diadakan di Museum Nasional Sejarah Amerika pada tanggal 26 dan 27 September, antara jam 10 pagi dan jam 5 sore. Acara ini, yang diselenggarakan oleh Smithsonian Institution dan US Patent and Trademark Office, akan menampilkan contoh-contoh kecerdikan Amerika yang dikembangkan oleh independen penemu, lembaga akademik, perusahaan dan lembaga pemerintah.