Современные протезы руки уже почти догнали живую кисть по числу степеней свободы и набору движений, но многие владельцы так и не смогли подружиться с такими устройствами и просто убрали их на полку. По оценкам исследователей, до половины людей с ампутацией верхней конечности в итоге отказываются от сложных бионических решений именно из‑за тяжелого управления. Команда инженеров из Университета Юты решила взяться не за механику, а за интерфейс и создала систему, в которой ИИ берет на себя роль тихого «второго пилота».
Главная проблема традиционных кистей в том, что вся работа ложится на владельца. Живой организм опирается на рефлексы: кожа на пальцах улавливает скольжение, нервная система за доли секунды усиливает хват, и человек даже не успевает осознать, что кружка почти выскользнула из рук. Протез без автономных реакций требует обратного подхода: нужно постоянно думать о силе, положении и удержании, словно приходится вручную управлять десятками суставов и мышц одновременно. Даже при управлении через датчики мышечной активности человек вынужден напрягать оставшиеся мышцы, держать их в одном состоянии и следить, чтобы хват не ослаб.
Исследователи пошли от обратного и взяли уже существующую бионическую кисть, но изменили чувствительность и мозг устройства. В кончики пальцев встроили датчики давления и приближения, закрыли их слоем силикона и научили систему понимать, что происходит при контакте с предметом. Протез теперь может почувствовать, что рука подносится к объекту, определить момент касания и оценить силу, с которой нужно удерживать вещь, чтобы не раздавить ее и не уронить. Все эти сигналы улавливает контроллер с алгоритмами машинного обучения, который управляет отдельными пальцами и суставами.
Чтобы обучить ИИ, инженеры многократно повторяли простое движение: подносили пальцы к предмету, касались его, немного отводили назад и снова возвращали. В процессе система собирала массив данных о разных формах и жесткости объектов — от стаканов до других хрупких вещей. На основе этого опыта алгоритм научился не только переключаться между подходящими типами захвата, но и подстраивать движение каждого пальца отдельно, чтобы кисть естественно «обволакивала» предмет.
Ключевым отличием подхода стала идея совместного управления. Ранее многие протезы с автономией требовали от человека явного переключения режима: то он полностью сам ведет кисть, то передает управление автоматике. В новой схеме ИИ постоянно включен, но не перехватывает инициативу. Он мягко компенсирует дрожание, удерживает заданную силу и подстраивает положение пальцев, пока человек продолжает оставаться «главным» и в любой момент может усилить сжатие или отпустить предмет. Это похоже не на автопилот, который ведет сам, а на помощника, который незаметно выравнивает траекторию.
В серии экспериментов участникам с протезами предложили выполнить набор задач с хрупкими объектами: взять бумажный стакан, поднести ко рту, переложить сырое яйцо с тарелки на другую поверхность. Без поддержки искусственного интеллекта люди справлялись один-два раза из десяти попыток, что хорошо иллюстрирует сложность точных движений в чисто «ручном» режиме. После включения ИИ‑помощника доля успешных попыток выросла до 80−90%, а сами участники отмечали, что перестали так сильно концентрироваться на каждом микродвижении и смогли больше думать о задаче, а не о технике.
Ученые планируют вывести систему из лаборатории в реальную жизнь и отдать ее пользователям для тестов в домашних условиях. Параллельно ищут партнеров в индустрии, чтобы объединить сенсорику, ИИ‑контроллер и нейроинтерфейс в одном изделии и провести крупные клинические испытания. Если это удастся, у владельцев протезов появится не просто еще один высокотехнологичный протез, а устройство, которое берет на себя часть автоматических задач и дает мозгу вернуться к привычной роли.
