باحثون يطورون جلدًا اصطناعيًا يفهم الحركات البشريّة المعقدة

  طوّر باحثون من جامعة سيول الوطنية والمعهد المتقدم للعلوم والتقنية في كوريا "كايست" جلدًا اصطناعيًا متصلًا بشبكة ذكاء اصطناعي، يحس بالحركات البشرية المعقدة كحركات الأصابع السريعة عن بعد، ونشرت تفاصيل الابتكار في الورقة المنشورة في مجلة نيتشر كومينوكيشنز.

وكان الابتكار ثمرة التعاون بين الخبراء في مجال الهندسة الميكانيكية وعلوم الكمبيوتر، وقاد الفريق كل من العالمين سونج هاون كو، بروفسور الهندسة الميكانيكية وسونج جو بروفسور علوم الكمبيوتر، وذلك بحسب موقع مرصد المستقبل الإماراتى التقني.

وعمل البروفسور كو على تطوير أجهزة استشعار حساسة بفتح شقوق في أغشية معدنية من الجسيمات النانونية باستخدام الليزر. واستخدمت الحساسات الناتجة في قفازات الواقع الافتراضي المصممة للكشف عن حركة الأصابع.

وقال البروفسور كو: "استخدم مختبري نحو خمسة عشر حساسًا مختلفًا لتوقع حركة اليد بدقة، بمعدل حساسٍ أو اثنين لكل أصبع. ويزداد عدد الحساسات المطلوبة بازدياد تعقيد الأنظمة المتعقبة، وبدأت أسأل نفسي: هل بإمكاننا الكشف عن حركة اليد باستخدام حساسٍ واحد عوضًا عن كل تلك الحساسات. وقد يبدو السؤال غبيًا في البداية، فكان من المستحيل معرفة أي أصبع تحرك باستخدام حساسٍ واحد فقط."

وفي الوقت ذاته كان البروفسور جو يحاول دمج تقنيات تعليم الآلة مع أكثر الحساسات تطورًا، محاولًا حينها تحليل أنماط الحساسات التسلسلية من أصابع الأشخاص بالاعتماد على تعلم الآلة حتى في حالة استخدام حساسٍ واحد، وقال جو "أدركنا أننا نستطيع باستخدام تعلم الآلة الاستفادة من الأنماط وتحليلها بحساسٍ واحد. وبعد التعاون المباشر طورنا حساسًا بالتعليم العميق يتنبأ بحركات اليد المعقدة."

ويكشف الحساس عند ارتدائه على المعصم عن الإشارات الكهربائية التي تولدها حركات يد المرتدي ويحدد الإصبع المولد لهذه الإشارات بعكس أنظمة الجلد الإلكتروني الأقدم والتي تتطلب أكثر من حساسٍ لكل أصبع.

واستخدم الباحثون نموذج التعلم العميق لتحليل أنماط الإشارات عبر الوقت لمعرفة حركات الأصبع المختلفة. وسيسهل عدد الحساسات الأقل الأنظمة المحتاجة لكشف الحركات، ويساهم في تطوير الأجهزة القابلة للارتداء الخاصة بالواقع الافتراضي والمعزز.

وحقق نظام الجلد الإلكتروني الجديد نتائج مبشرة بنجاحه في الكشف  عن حركة الأصابع المعقدة وفهمها مباشرة والعمل في الوقت ذاته رغم اختلاف مكان رسغ اللابس. وقد يفيد النظام في تطوير الروبوتات والأجهزة القابلة للارتداء كأجهزة مراقبة اللياقة البدنية.

وعند وضع الحساس على حوض المستخدم يكشف الحساس عن حركات المشي وطريقته المختلفة، وبهذا يمكن استخدامه أداة لمراقبة الحركة، وأضاف البروفسور كو "استخدمنا حساس تعليم آلة في البحث للكشف عن حركات اليد، وفي المستقبل سنطور حساسات تتوقع حركات الجسم، كالأرجل والأذرع وربما الجسد كله."