Tento středoškolák vynalezl protetickou paži ovládanou myslí

Teprve sedmnáctiletý Benjamin Choi úspěšně zúročil svůj volný čas během pandemie, kdy navrhl přístupné zařízení z oblasti protetiky, které nevyžaduje operativní zásah do mozku.

Chlapec se dostal mezi 40 nejlepších finalistů letošního ročníku prestižní soutěže Regeneron Science Talent Search pro středoškoláky.

Vše začalo před 10 lety, kdy Benjamin ještě jako žák třetí třídy sledoval dokument o protéze ovládané myslí. Benjamin byl touto technologií fascinován natolik, že se v roce 2020 během pandemie rozhodl sám sestrojit protetickou paži, která by byla méně invazivní než ta, kterou viděl v dokumentu, neboť vyžadovala riskantní operaci mozku.

Ve své provizorní laboratoři Benjamin navrhl první verzi své robotické paže pomocí 3D tiskárny a rybářského vlasce. Tiskárna nedokázala postavit kusy delší než 12 cm, takže Benjamin vytiskl model ramena na malé kousky, které sešrouboval a spojil pomocí gumiček.

Již z minulosti měl zkušenosti se stavbou robotů a kódováním, účastnil se soutěží v robotice na základní a střední škole, dokonce se několikrát zúčastnil mistrovství světa. Po více než sedmdesáti pěti verzích návrhu je nyní Benjaminova neinvazivní robotická ruka, kterou lze ovládat myslí, vyrobena z technických materiálů schopných odolat hmotnosti až čtyř tun. Funguje na systému algoritmu řízeného umělou inteligencí (A.I.), který interpretuje mozkové vlny uživatele. A co je nejlepší – výroba tohoto modelu stojí jen kolem 300 $, což znamená obrovské úspory ve srovnání s tím, co se v současnosti vyskytuje na trhu.

Jak to funguje?

Důležitý je fakt, že vyrobená paže používá elektroencefalografii nebo EEG, aby se vyhnula invazivním technikám jiných protéz, které jsou poněkud riskantním zákrokem. Zařízení EEG zaznamenávají elektrickou aktivitu mozku pomocí senzorů umístěných na hlavě. Tato zařízení se často používají v lékařství k diagnostice epilepsie nebo jiných mozkových poruch.

Systém, který Benjamin použil u protetické paže, využívá dvě elektrody: základní senzor, který se přichytí na ušní lalůček, a druhý na čele, který sbírá data EEG. Čelní elektroda zachycuje informace o mozkových vlnách, které se přes bluetooth odesílají do mikročipu v protetické paži. A.I. model, který chlapec vytvořil a je vložený do čipu, dešifruje přenesená data a převádí je na předpověď toho, co si mozek myslí. Paže se dokáže mimo jiné pohybovat i pomocí gest hlavy a zastavit se záměrným mrkáním.

Inspirativní projekt

Mladý vynálezce získal v roce 2021 finanční prostředky od Massachusetts Institute of Technology, aby mohl pokračovat ve svém výzkumu a zároveň spolupracovat s odborníky na univerzitě. Asi šest měsíců experimentoval s technologií cloud computingu, aby bylo rameno kompatibilní s internetem.

Benjamin má do budoucna v plánu studovat inženýrství na vysoké škole a chce svou protetickou paži neustále zdokonalovat. Zaměřuje se na provedení klinické studie s pacienty se ztrátami horních končetin. Na svůj vynález již získal dva dočasné patenty: jeden na neuroprotézu a jeden na algoritmus interpretace mozkových vln. Mimo jiné zmiňuje, že jeho algoritmus by mohl mít v budoucnu využití i mimo protetiku, například při ovládání pomocných zařízení, jako jsou invalidní vozíky, nebo pomoci pacientům s ALS komunikovat.

„Interpretace mozkových vln je skutečně velkým rozvíjejícím se oborem. Myslím, že by to mohlo mít do budoucna velké uplatnění,“ uvedl Benjamin.

Zdroj: Smithsonian Magazine