Sarah de Lagarde, 44, is een van de eerste mensen ter wereld die een door AI ondersteunde bionische arm heeft gekregen.
In september 2022 gleed Sarah uit op een met regen doordrenkt perron van de Londense metro en viel ze onder een rijdende trein. Ondanks medisch ingrijpen konden haar arm en been niet worden gered.
Een AI-gestuurde bionische arm ontworpen door Brits bedrijf Covvi heeft haar een bijna-natuurlijk bewegingsbereik in de arm gegeven, dat uiteindelijk zal worden uitgebreid naar de vingers.
Ze beschrijft zichzelf als "80% mens en 20% robot" en voegt zich bij een handvol mensen wereldwijd die dankzij geavanceerde protheses weer enige mate van natuurlijke beweging in hun gewonde ledematen hebben gekregen.
De National Health Service (NHS) voorzag de Lagarde van een beenprothese, maar een arm was niet direct beschikbaar. Ze keek naar privéopties, maar de kosten stegen tot boven de £300,000.
De Lagarde startte een inzamelingsactie en de respons was overweldigend. Ze zei: "Ik dacht dat we 10.000 pond zouden inzamelen, maar het geld begon binnen te stromen," en uiteindelijk kreeg ze genoeg geld om Covvi te benaderen, een toonaangevend bedrijf in protheses dat gespecialiseerd is in ledematen voor het bovenlichaam.
Hoe werkt het?
Wanneer iemand een ledemaat verliest, blijven er gezonde zenuwuiteinden achter in de gewonde stomp.
Deze zenuwuiteinden genereren myo-elektrische signalen in de spieren, die kunnen worden opgevangen door elektroden en omgezet in kunstmatige elektrische signalen die worden doorgegeven aan de motoren van het kunstledemaat.
Tussendoor vertaalt algoritmische verwerking myo-elektrische signalen in fysieke acties. Wanneer de Lagarde denkt aan het uitvoeren van een specifieke beweging, worden spierbewegingen in haar elleboog gedetecteerd en omgezet in acties door AI-software die is ingebouwd in de prothese.
De bionische arm en hand kunnen op hun beurt de beweging uitvoeren die zij wenst en na verloop van tijd verfijnt het AI-systeem de bewegingen om de nauwkeurigheid te verbeteren.
"AI heeft twee kanten. Het ene is potentieel heel beangstigend, maar aan de andere kant, excuseer de woordspeling, kan het me een stuk van mijn leven teruggeven," zei ze - een relevant punt in discussies over de schadelijke risico's van AI voor de mensheid.
Bekijk dit bericht op Instagram
AI voedt de volgende generatie geavanceerde protheses en brein-machine-interfaces, waaronder een apparaat dat stelt een verlamde man in staat om zijn benen weer te bewegen.
Gert-Jan Oskam brak in 2011 zijn nek en raakte volledig verlamd in zijn onderlichaam. Een AI-apparaat dat op zijn hersenen is aangesloten, stuurt elektrische signalen over het gewonde deel van zijn ruggengraat om de beenspieren te stimuleren.
Nog een recent experiment waarbij hersenimplantaten werden gecombineerd met machinaal leren om beschadigde delen van de hersenen en het ruggenmerg opnieuw met elkaar te verbinden, zodat een verlamde man weer wat beweging en gevoel in zijn ledematen kreeg.
In het geval van de Lagarde zal het bedienen van de bionische arm steeds natuurlijker aanvoelen naarmate de oefening vordert. De arm reageert op kleine spiertrekkingen die door sensoren worden gedetecteerd, zodat ze een ei kan vasthouden of een munt kan oprapen.
Voordat het apparaat werd geplaatst, onderging Sarah een rigoureuze training om de functionaliteit van haar nieuwe ledemaat af te stellen en te optimaliseren, waaronder het leren buigen van de arm en draaien van de pols.
Hoe maakt AI bionische kunstledematen mogelijk?
Geavanceerde gemotoriseerde protheses die reageren op elektrische activiteit in de gewonde ledemaat zijn al meer dan tien jaar oud, maar machine learning (ML) heeft hun prestaties enorm versneld.
Zo werkt het:
- Spierbewegingsdetectie: De prothese is uitgerust met elektroden die zwakke elektrische signalen opvangen die afkomstig zijn van spierbewegingen in de geblesseerde ledemaat van de gebruiker wanneer deze eraan denkt een handeling uit te voeren. Deze gedetecteerde en versterkte spiersignalen worden doorgestuurd naar een minicomputer in de prothese.
- Signaalinterpretatie: Een minicomputer die op de ledemaat of het lichaam is gemonteerd, voert een algoritme voor machinaal leren uit om de ontvangen signalen te interpreteren en de beoogde actie van de gebruiker te decoderen op basis van deze elektrische impulsen. ML-technieken kunnen de patronen van elektrische signalen nauwkeurig herkennen en voldoende gedetailleerd classificeren om geavanceerde bewegingen mogelijk te maken.
- Actie-uitvoering: De geïnterpreteerde signalen worden omgezet in commando's die de motoren van de prothese aansturen, waardoor de hand en arm de gewenste actie uitvoeren. Dit kan variëren van het optillen van een voorwerp tot het draaien van de pols of het openen van de hand.
- Continue optimalisatie: De AI-software leert te anticiperen op de meest voorkomende bewegingen van de gebruiker, waardoor het proces na verloop van tijd efficiënter en vloeiender verloopt.
Prothese ledematen zullen uiteindelijk het vermogen geven om te voelen, naast het vergemakkelijken van complexe handelingen zoals het vastpakken en manipuleren van kleine voorwerpen.
AI is een integraal onderdeel geworden van het proces om de kloof tussen technologie en het zenuwstelsel te overbruggen, wat een wereld van mogelijkheden opent voor medische revalidatie.
Na verloop van tijd zullen technologische en biologische systemen waarschijnlijk bijna volledig homogeen worden en op natuurlijke wijze communiceren.
