仿生义肢加上人工智能做出人体细微动作

美国新创公司 Infinite Biomedical Technologies 开发出机械义肢，并运用人工智能算法，来帮助截肢人士辨识义肢做不同动作时的大脑神经讯号，让机械义肢可做出更精细的动作。另一家义肢制造商 Coapt，也已开发出类似产品，并结合人工智能和仿生技术，希望能造福更多截肢人士。

仿生义肢

美国青年安德鲁·鲁宾（Andrew Rubin）坐着，透过笔电观看一只机械义肢做开合动作。鲁宾的右手因为全身性败血症感染在几年前截肢，但是他用一个安装在上臂的机械义肢做着手部动作。这个机械义肢的电子装置与一个能记录他神经传导讯号的盒子做链接，让鲁宾能训练他的义肢活动。鲁宾表示：「当我想要握拳，我前臂的肌肉会收缩。此软件能够辨认我想要屈曲或伸展我所没有的手掌。」

每年有超过 15 万人因为意外或是其他医疗因素而接受截肢手术，大部分的人能装上可判读少数讯号的义肢。但 Infinite 公司正在利用更好的讯号处理、模式辨识（pattern recognition）软件及其他进阶工程方法，来制造全新的义肢控制器，让鲁宾及其他患者有更便利的生活。其中的关键是让义肢手臂收集更多大脑神经讯号，并利用人工智能将特定的大脑神经信号和动作链接起来。Infinite 执行长拉胡尔·卡利基（Rahul Kaliki）表示：「大部分的病患都希望能做到超过两种动作，例如握放拳头或旋转手腕。模式辨识能让我们能做到这点。我们正在透过义肢收集更多的动作。」

借助人工智能

Infinite 的研发团队正在建造一项产品，这是一种称为 Sense 的电子控制系统，该系统能链接到义肢手臂，并收集来自上臂八个电极的讯号。透过平板应用程序许多小时的训练，当鲁宾移动他的上臂做出几个动作，这个装置能够侦测到其神经讯号的含义，让义肢能做出恰当的抓握动作。近日，美国食品药物管理局（FDA）已允许 Sense 在美国上市。在 2017 年，FDA 已准许另一家义肢开发商  Coapt 贩卖类似的系统。Coapt 执行长布莱尔·洛克（Blair Lock）表示，现今已有超过 400 位人士在家使用这样的产品。要拥有 Coapt 的机械义肢，且根据客制化需求订制，大约需花费 1 万至 1 万 5 千美元。根据洛克的说法，一般的传统人工义肢大概也需要这样的价格。部分内容参考于：胜博发灾民祈福  http://chiayuan.org.tw/

洛克在 13 年前开始在芝加哥复健研究所（Rehabilitation Institute of Chicago）担任工程师，并和修复截肢病患受损神经的外科医师合作。他认为，若是能够找出一个更好的方法接收来自身体的讯号，有助于制造出更好义肢。洛克表示：「最好能使用生物电子讯号，以便用更自然、更直觉的方法去控制义肢。」他认为，神经讯号是非常微弱的，但其中包含大量讯息，必须像聆听交响乐一样仔细分辨。

日新月异的仿生科技

28 岁的妮可·凯莉（Nicole Kelly）出生便少了左下臂，她在一年前获得 Coapt 新的义肢装置。如今她可以将新鲜胡椒磨碎到食物上，并且拿着卡片和朋友玩卡牌游戏，也可以打开啤酒罐。凯莉表示：「我以前无法做到很多事情，突然间我就能轻易地做到。」但她仍不觉得她的义肢是身体的一部分。即使是正确握住胡椒盐罐的过程，也要经由不断的学习和训练才做得到。Coapt 设计了一个重置按钮，让凯莉在自认为抓握动作不如预期时，能重新进行模式辨识的学习。她重新训练义肢只需要大约两分钟。

除了上述技术之外，Infinite 的工程师还研发出一种无线射频识别（radio frequency identification, RFID）标签，并发送给截肢人士，让他们能贴在门把、厨具和其他家居用品上，这些是他们会在日常抓握的东西。义肢内的控制器可以探测到 RFID 标签，让义肢能根据不同的情境，使用不同的抓握力道和动作。这项科技尚未能提供给所有人使用，而且需要大量的训练才能使用。然而截肢人士都会希望此类装置能早日上市，让他们能自主完成日常生活中的精细动作。