تطوير ساق اصطناعية إلكترونية يتحكم بها الجهاز العصبي بشكل كامل
تاريخ النشر: 2nd, July 2024 GMT
طوّر علماء الأعصاب الأمريكيون ساقا اصطناعية إلكترونية يمكن للجهاز العصبي البشري أن يتفاعل معها بنفس الطريقة التي يتحكم بها في حركة عضلات وأربطة الأطراف البشرية الحقيقية.
تم اختبار تشغيل هذه الواجهة العصبية بمشاركة سبعة متطوعين بُترت ساقهم، وأظهرت التجارب أن سرعة المشي لديهم زادت بنسبة 41% مقارنة بالطرف الاصطناعي التقليدي، ونتيجة لذلك بدأ المشاركون في التحرك بالسرعة نفسها.
وتحقق هذا الاكتشاف من قبل مجموعة من علماء الأعصاب الأمريكيين بقيادة البروفيسور في معهد "ماساتشوستس" للتكنولوجيا هيو جويرا. لقد عمل العلماء لعدة سنوات على إنشاء أطراف إلكترونية من شأنها أن تكرر تماما وظائف الأذرع والأرجل المفقودة.
في إطار هذا المشروع، طور علماء الأعصاب نوعا خاصا من الواجهات العصبية التي تسمح لهم بمراقبة نشاط العضلات المتبقية في الجزء غير المبتور من الذراع والساق واستخدامها للتحكم في تشغيل الطرف الاصطناعي الإلكتروني. وللقيام بذلك راقب العلماء كيف يتغير النشاط الكهربائي لعضلات الذراعين والساقين السليمين أثناء الحركة. واستخدم العلماء هذه البيانات لإعداد برنامج يقرأ الإشارات من العضلات ويجبر الطرف الاصطناعي على اتخاذ الشكل المطلوب أثناء الحركة.
وتحفز الواجهة العصبية بطريقة مماثلة العضلات المتبقية بعد الانتهاء من كل خطوة ، مما يسمح للمريض "بالشعور" بالطرف المفقود، والذي لا يختلف في نفس الوقت في خصائصه عن الساق أو الذراع الحقيقية. واختبر البروفيسور هير تشغيل هذا النظام من خلال إجراء عمليات جراحية على 14 شخصا بعد بتر الساق، حيث قام بتوصيل الأقطاب الكهربائية بالعضلات الأمامية وعضلات الساق.
وأدى إدخال هذه الأقطاب الكهربائية وربطها بنظام التحكم في الأطراف الاصطناعية الإلكترونية إلى تسريع تكيف المتطوعين إلى حد بعيد مع استخدام الطرف السيبراني وزيادة سرعة حركتهم، وسمح لهم بتعلم التغلب "التلقائي" على مختلف العقبات والسير السريع على التضاريس الوعرة.
ويأمل العلماء بأن تسمح الإصدارات اللاحقة من هذا الطرف الاصطناعي بالجري أو القفز أو حتى الوقوف على ساق واحدة، مما سيعيد قدرتهم على الحركة بشكل كامل.
نشرت نتائج الاختبارات الأولية في المجلة العلمية Nature Medicine
المصدر: تاس
المصدر: RT Arabic
كلمات دلالية: تكنولوجيا مشروع جديد الطرف الاصطناعی
إقرأ أيضاً:
مستقبل عالم «الميتافيرس» حين يندمج الإنسان مع بيئة رقمية اصطناعية بالكامل
في عصر تتشابك فيه التكنولوجيا مع تفاصيل حياتنا اليومية، يبرز مصطلح «الميتافيرس» كواحد من أهم مفاهيم المستقبل الرقمي. الميتافيرس هو العصر الجديد للإنترنت وهو عالم رقمي يتم إنشاؤه بالفن، حيث ترتبط فيه تقنيات الواقع الافتراضي مع الواقع المعزز، فما هي تقنية الميتافيرس وكيف ستغير الطريقة التي نعيش ونتفاعل بها مع العالم؟ في هذه المقالة، سنجيب عن هذه الأسئلة بشكل مفصل.
في البداية دعونا نعرف مصطلح الميتافيرس من الناحية الأدبية. يأتي مصطلح «ميتافيرس» من البادئة اليونانية «ميتا»، والتي تعني «بعد» أو «ما بعد»، وكلمة «فيرس»، والتي تعني الكون أو العالم، حيث يشير هذا المزيج إلى فكرة «ما بعد الكون» أو «ما وراء الكون».
وتم استخدام مصطلح «الميتافيرس» لأول مرة في كتاب أفالانش المشهور للمؤلف نيل ستيفنسون في عام 1992، حيث يصف المؤلف العالم الرقمي بفكرة تجمع بين العالمين الحقيقي والافتراضي، مما يوفر للمستخدمين فرصا وطرقا جديدة للتفاعل بينهما. وفي البداية، تم استخدام الكلمة من قبل علماء المستقبل وكُتَاب الخيال العلمي، ولكن مع تطور التكنولوجيا اخترقت عالم تكنولوجيا المعلومات.
أما من الناحية النظرية، فتكمن فكرة الميتافيرس حول إنشاء عوالم رقمية افتراضية وحقائق مشابهة للحياة الحقيقية، وبالتالي، يمكن للمستخدمين التواصل مع بعضهم البعض، وبينهم وبين العناصر الافتراضية في الإنترنت، كما يمكنهم التسوق والدراسة والعمل وممارسة الألعاب وغير ذلك الكثير تماما كما هو الحال في العالم الحقيقي، ولكن في مساحة افتراضية، حيث يستطيع المستخدمون الوصول إلى هذا العالم أي كان نوعه والنشاط الذي يقدمه باستخدام نظارات الواقع الافتراضي أو غيرها من الأجهزة وهم في منازلهم مرتاحون ويشعرون كما لو كانوا في المكان نفسه.
وأما من الناحية العلمية، فالميتافيرس هو عبارة عن تقنيات ثلاثية الأبعاد يتفاعل فيها المستخدمون مع بعضهم البعض بواقع افتراضي، وتتصل عبر منصات رقمية سحابية مختلفة الخدمات، بحيث يندمج فيها العالم الافتراضي مع المادي، حيث يمكن للأشخاص التعلم وحضور ورش التدريب والعمل واللعب وقضاء الوقت معًا في الوقت الفعلي.
وفي عالم تقنية المعلومات يشير المصطلح إلى مساحة افتراضية لبيئات ثلاثية الأبعاد 3D يتفاعل فيها الأشخاص باستخدام تقنيات الواقع المختلط (MR) التي تجمع بين تقنيات الواقع الافتراضي (VR) مع الواقع المعزز، بالإضافة إلى تقنيات الذكاء الاصطناعي (AI)، لتمكين الصور الرمزية الذكية (Avatars) والشخصيات غير القابلة للعب (NPCs)، فضلا عن توفير تجارب مستخدم تنبؤية.
ولأن كل هذا يتم عبر الإنترنت، فللحوسبة السحابية دور كبير، حيث تمثل القدرة الحاسوبية لمعالجة البيانات الضخمة لبيئات ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي.
أما عن دور تقنيات إنترنت الأشياء، تسمح أجهزة الاستشعار والمستشعرات الذكية المرتبطة بشبكة الإنترنت بنقل بيانات العالم الحقيقي إلى البيئات الافتراضية في الميتافيرس.
ومن هنا يمكن القول إن تقنيات الواقع الافتراضي والواقع المعزز هي المظلة الأساسية التي أدت لظهور تقنيات الميتافيرس، فالواقع الافتراضي هو بيئة منعزلة عن الواقع الحقيقي ومصنوعة رقميا واصطناعيا، يشعر المستخدمون في الواقع الافتراضي أنهم منغمسون وموجودون في عالم مختلف ويعملون بطرق مماثلة تمامًا كما هو الحال في البيئة المادية الحقيقة، حيث يتم دمج الحقيقة من خلال وسائل الرؤية والصوت واللمس والحركة والتفاعل الطبيعي مع الأشياء الافتراضية بمساعدة أجهزة متعددة الحواس متخصصة مثل الخوذات وسماعات الواقع الافتراضي وأجهزة المشي متعددة الاتجاهات.
أما الواقع المعزز، فيتبنى نهجا مختلفا تجاه المساحات المادية، فهو يدمج العالم المادي مع العالم الافتراضي مكانيا ، من خلال إخراج المدخلات الرقمية والعناصر الافتراضية في البيئة المادية بهدف تعزيزها، والنتيجة النهائية تجسيد جسم مكاني من القطع الرقمية التي يتم إسقاطها بواسطة أجهزة، مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والنظارات والعدسات اللاصقة أو الأسطح الشفافة الأخرى، علاوة على ذلك، يمكن أيضا تنفيذ الواقع المعزز باستخدام سماعات الواقع الافتراضي مع إمكانية وضع تمرير الجسم من خلال عرض المدخلات بواسطة مستشعرات الكاميرا المدمجة.
«واقع مختلط»
ومع تطور تكنولوجيا الواقع الافتراضي والواقع المعزز، ظهر مصطلح آخر أكثر تعقيدا يعرف بالواقع المختلط، وهو عبارة عن تطور متقدم في استخدام الواقع الافتراضي والواقع المعزز، بمعنى أن البيئة المادية تتفاعل في الوقت الفعلي مع البيانات الرقمية، وباختصار الواقع الافتراضي يعزل المستخدم عن الحقيقة ويُغرقه في بيئة رقمية بالكامل، أما الواقع المعزز يضع المحتوى الرقمي كجسم فوق البيئة المادية فقط من دون دمجهما معًا لخلق بيئة تفاعلية جديدة، أما الواقع المختلط فهو عملية دمج الواقع المادي مع المحتوى الرقمي لإنشاء بيئة تفاعلية تتيح للمستخدم التفاعل مع العناصر الرقمية والمادية معا والتحكم بها. على سبيل المثال، يمكن استخدام الواقع المختلط لتحويل الجدار العادي إلى لوحة عرض افتراضية يمكن للمستخدم الكتابة عليها باستخدام إيماءات اليد، أو ظهور نموذج افتراضي ثلاثي الأبعاد لجسم إنسان في مختبر معين في كلية الطب مثلا، حيث يمكن للمستخدم فحصه وإجراء عمليات جراحية عليه وكأنه كائن حقيقي.
وفي جميع التقنيات المذكورة أعلاه، يندمج الإنسان مع بيئة رقمية اصطناعية بالكامل أو جزئيًا، تم إنشاؤها بواسطة التكنولوجيا.
وبناءً على ذلك، يمكن الاستنتاج أن الميتافيرس تعتمد على تقنيات تمكن دمج الحواس الحقيقية مع البيئات الافتراضية والأشياء الرقمية والأشخاص من خلال أجهزة وشاشات قادرة على نقل الرؤية والسمع والصوت والحواس الأخرى وكأنه في بيئة حقيقية تماما.
وبالإضافة إلى الحواس المذكورة أعلاه، تسمح أنظمة الميتافيرس بالتفاعل النشط مع العناصر الافتراضية من خلال استخدام وحدات التحكم في الحركة عن طريق أجهزة إدخال محمولة باليد مزودة بمقبض وأزرار ومشغلات وعصي تحكم، حيث يمكن للمستخدمين لمس الأشياء الافتراضية والإمساك والتلاعب بها وتشغيلها باستخدام بدلات وقفازات التي تستجيب للمس. وأما عن حاسة الشم، فتجرى الآن بحوث واسعة لرقمنة الروائح ومحاكاتها.
والجدير بالذكر أنه لا يتطلب التفاعل في بيئات الميتافيرس أن يكون المستخدمون ثابتين، حيث يمكن للمستخدمين تحريك أجسادهم بالكامل، ويتم نقل الحركة الجسدية إلى بيئة افتراضية من خلال التتبع الموضعي والدوراني، باستخدام كاميرات خارجية مثبتة بشكل دائم تسمح بنقل الصورة من البيئة الخارجية الحقيقية إلى البيئة الافتراضية الداخلية، أو من خلال أجهزة استشعار مختلفة لاسلكية وكاميرات سماعة الرأس المتأصلة التي تراقب تغييرات الموضع التي بدورها تنقل البيئة الافتراضية الداخلية إلى البيئة المادية.
«وصول افتراضي للجميع»
وتم استخدام تقنيات الميتافيرس لأول مرة في ألعاب الفيديو الضخمة التي تضم عددا من اللاعبين عبر الأنترنت، حيث تم دمج منصات الواقع الافتراضي الاجتماعية ومساحات الواقع المعزز مع منصات الألعاب المفتوحة. استطاع من خلالها المستخدمون الالتقاء والتواصل والتفاعل دون قيود في شكل مجسد مثل الصور المجسمة ثلاثية الأبعاد أو الصور الرمزية في مساحات مادية أو افتراضية.
اليوم يمكن استخدام تقنيات الميتافيرس في الأعمال التجارية أو الاتصالات أو في وسائل النقل، حيث يمكن عقد اجتماعات العمل، من خلال مشاركة الشاشة، أو إظهار العروض التقديمية، وما إلى ذلك.
وبدأت بالفعل العلامات التجارية بشكل متزايد في الدخول إلى مساحات الميتافيرس بطرق مختلفة، حيث يمكنك فقط إنشاء إعلانات خارجية أو فتح متجر افتراضي كامل وبيع العناصر الرقمية ويمكنك أيضًا إنشاء مؤثر رقمي خاص بك والذي سيعمل مع علامتك التجارية ويروج لها في العالم الحقيقي وداخل العالم.
وفي المجال الصناعي، يمكن للمدرب الرقمي تدريب الموظفين على أداء مهامهم والتفاعل معهم في بيئة تحاكي مقر العمل الحقيقي.
أما في المجال التعليمي، من الممكن إنشاء عمليات محاكاة، وهذه طريقة رائعة لدراسة أي حدث تاريخي، أو ممارسة بعض المهارات. من خلال الميتافيرس يمكنك الدراسة إما بمفردك أو مع مجموعة من الزملاء، فعلى سبيل المثال، يمكن عقد اجتماع منتظم مع مدرس في مقهى في ميتافيرس أو يمكن حضور جسدك الرقمي في قاعة دراسية حقيقية والتفاعل من زملائك كما لو كنت بينهم.
يمكن أن تظهر نماذج تعليمية جديدة تحت مظلة الميتافيرس، حيث يُتاح للتعليم عن بُعد المدعوم بهذه التقنية توفير تجارب تعليمية غنية وهجينة داخل بيئات ثلاثية الأبعاد للحرم الجامعي الافتراضي. سيتيح التعليم في الميتافيرس على كسر الحواجز التقليدية المرتبطة بالاتصال الاجتماعي والتعلم غير الرسمي، مما يجعل الحضور المادي داخل الفصل الدراسي أقل أهمية كشرط للتجربة التعليمية.
والأهم من ذلك، يمكن للميتافيرس أن يؤدي دورًا ديمقراطيًا في التعليم، حيث يُمكِّن المشاركة العالمية على قدم المساواة، متجاوزًا القيود الجغرافية التقليدية. بهذه الطريقة، يمكن للميتافيرس أن يعيد تعريف مشهد التعليم ليصبح أكثر شمولية وابتكارًا في المستقبل.
بفضل تقنيات الوجود عن بُعد، التي تشمل لغة الجسد الرمزية وتعبيرات الوجه الدقيقة، يمكن للتفاعل الافتراضي أن يكون فعّالًا بقدر التفاعل المباشر. علاوة على ذلك، يتيح الواقع المختلط في الميتافيرس تعزيز التربية النشطة المختلطة، مما يسهم في ترسيخ المعرفة بشكل أعمق وأكثر استدامة.
ويمكن القول: إن عالم الميتافيرس ليس مفهومًا جديدًا بحد ذاته، ولكنه في سياق الواقع المختلط يحمل إمكانية ربط وسائل الإعلام الاجتماعية مع تقنيات الواقع الافتراضي والواقع المعزز بطرق مبتكرة، وإذا تم استغلال هذا التفاعل بشكل إبداعي، فإنه يعد بإحداث تحول جذري في العديد من القطاعات، وعلى رأسها التعليم عن بُعد.
في ختام هذا المقال، يتضح أن الميتافيرس ليس مجرد فكرة خيالية، بل هو ثورة تقنية شاملة قد تعيد تعريف أسلوب حياتنا، عملنا، وتعليمنا، ومع تزايد الاعتماد على تقنيات الواقع الافتراضي، الواقع المعزز، والذكاء الاصطناعي، أصبح الميتافيرس بيئة واعدة تفتح أبوابًا جديدة أمام الابتكار الاقتصادي والتعلم التفاعلي، والعمل عن بُعد.
لكن، رغم كل هذه الإمكانيات، يواجه الميتافيرس تحديات جوهرية، أبرزها الأمان السيبراني، الخصوصية، والاعتماد المفرط على التكنولوجيا، مما يتطلب تعاونًا مشتركًا بين الحكومات، الشركات، والمؤسسات التعليمية لضمان تطوير بيئة افتراضية آمنة وعادلة للجميع.
في النهاية، فإن الميتافيرس هو بوابة إلى مستقبل رقمي أكثر غمرًا وتفاعلًا، وبينما تتسارع الجهود التقنية لتحقيق هذا الحلم، تظل الأسئلة حول كيفية التفاعل الآمن والمستدام معه مفتوحة للنقاش، فالمستقبل لا يزال يُكتب، والميتافيرس قد يكون الصفحة الأهم في كتاب الثورة الرقمية القادمة.
د. محمود البحري أستاذ مساعد، منسق برنامج الحوسبة والوسائط المتعددة- كلية الحاسوب وتقنية المعلومات -جامعة صحار
السديس: اللغة العربية محفوظة بالقرآن ويجب تعزيز تعليمها للأجيال