Пианисты учатся играть с роботизированным третьим пальцем всего за час

Исследователи из Имперского колледжа Лондона работают над тем, чтобы понять, насколько хорошо человеческий мозг может справиться с использованием дополнительных конечностей, которые стали возможны благодаря робототехнике.

Чтобы оценить влияние таких устройств на мозг, исследовательская группа, возглавляемая профессором Альдо Фейсалом из Имперского департамента биоинженерии, прикрепила дополнительные большие пальцы роботов к группе пианистов рядом с их мизинцем, которыми пианисты могли управлять с помощью своих ноги.

Вдохновение для исследования пришло из давнего увлечения человечества персонажами с дополнительными конечностями, такими как те, что встречаются в индийской мифологии и современных комиксах о супергероях.

Профессор Фейсал сказал: «Мы хотели посмотреть, сможем ли мы улучшить людей, используя дополнительные конечности; в частности, дополнительный большой палец, который расположен напротив — технически говоря, на противоположной стороне — большого пальца вашей правой руки.

«Основной вопрос заключался в следующем: можем ли мы использовать 11 пальцев в задаче, требующей реальных навыков? Способен ли наш мозг воспроизводить музыку с помощью дополнительных конечностей? Мы ответили на это однозначным «да» ».

Три больших пальца вверх

Исследователи обнаружили, что группа добровольцев, в которую вошли шесть опытных пианистов и шесть человек, плохо знакомых с инструментом, смогла научиться играть всеми 11 цифрами в течение часа после того, как им показали, как использовать дополнительный большой палец.

Они также отметили, что способность быстро научиться использовать роботизированную цифру не ограничивалась опытными игроками, демонстрируя, что люди могут научиться использовать дополнительную цифру для незнакомых задач, а также для задач, к которым они привыкли.

Профессор Фейсал добавил: «К нашему удивлению, оказалось, что опыт игры на фортепиано не является сильным предиктором того, насколько хорошо вы будете играть 11 пальцами.

«Вместо этого мы обнаружили, что ваша базовая способность двигаться и контролировать свое тело, ваша ловкость и ловкость — гораздо лучший показатель того, что вы можете использовать эту технологию и играть на пианино дополнительными пальцами».

Исследование, опубликованное в журнале Научные отчеты, могут быть использованы для улучшения роботизированных устройств, которые увеличивают активность человека, например оборудования, используемого для повышения эффективности в промышленных условиях. Это также может помочь в будущих исследованиях протезов конечностей для замены отсутствующих конечностей.

Доктор Али Шафти из департамента вычислительной техники Imperial, который также работал над исследованием, сказал: «С точки зрения робототехники, когда речь идет о взаимодействии с человеком и о системах с человеком в контуре, важно понимать, лучший способ интегрировать человека в роботизированное устройство.

«Это исследование помогло нам увидеть, какие факторы координации движений человека важны для нештатной робототехники, и будет говорить о других типах носимых роботизированных устройств, таких как протезы или вспомогательная робототехника, в которых взаимодействуют тела человека и робота.

«Наши результаты могут помочь определить, что именно в человеке, которого вы увеличиваете, на что вам следует обратить внимание, чтобы разработать для него лучшую систему».

Бионическое производство

Результаты могут быть особенно полезны для робототехнического оборудования, используемого в аэрокосмической и производственной отраслях, где люди работают в ограниченном пространстве и могут нуждаться в дополнительных конечностях или повышенной ловкости.

Профессор Фейсал добавил, что следующий шаг исследовательской группы — это выяснить, могут ли люди использовать целую роботизированную руку и управлять устройством, используя сигналы мозга вместо ножных контроллеров.

Он сказал: «Мы увеличили большой палец, и теперь вопрос в том, сможем ли мы сделать это для всей дополнительной руки с помощью пальцев. Текущий интерфейс, с помощью которого люди управляют дополнительным большим пальцем, также довольно прост, но сейчас мы изучаем возможность управления им непосредственно по сигналам мозга. Это могло произойти из спинного мозга или из других источников.

«В настоящее время система полагается на то, что ступня управляет большим пальцем, но вопрос в том, можем ли мы по-прежнему гибко и свободно управлять большим пальцем, не отказываясь от контроля над другой конечностью».