هياكل روبوتية خارجية في ميدان الطب والرياضة

تُوظف لتحسين القدرة على حركة المصابين بالشلل والعدائين

هياكل روبوتية خارجية في ميدان الطب والرياضة
TT

هياكل روبوتية خارجية في ميدان الطب والرياضة

هياكل روبوتية خارجية في ميدان الطب والرياضة

هل يصبح الهيكل الروبوتي الخارجي القابل للارتداء أداة شائعة في المستقبل؟ تشير دراسات حديثة عدة استكشفت تأثيرات الهياكل الروبوتية الخارجية إلى أن الأشخاص الذين يسيرون ببطء أو يترددون في ممارسة الجري والمشي قد يتمكنون قريباً من ارتداء هيكلٍ روبوتي خارجي (exoskeleton) خفيف الوزن، مصمم للجزء السفلي من الجسم لزيادة سرعتهم وسهولة حركتهم.

هياكل روبوتية
توضح هذه الدراسات أن الهيكل الروبوتي الخارجي يُجمع عادة باستخدام المحركات والأسلاك والأربطة والنوابض ببراعة عالية لتعزيز قدرته على تحمل حصة وازنة من الجهد في أثناء السير أو الجري؛ أي للسماح للبشر بالتحرك أكثر وأسرع، وربما تمكين هذه الهياكل من حصاد الطاقة من حركتها بكميات تكفي لشحن هاتف محمول.
ولكن أحدث الأبحاث المتعلقة بهذه الهياكل الروبوتية تثير أيضاً أسئلة مستفزة حول هدف الناس من ممارسة الرياضة، أو ما إذا كان تسهيل ممارستها سيؤدي إلى زيادة فوائدها أيضاً.
وشكلت الهياكل الروبوتية الخارجية مادة دسمة وأساسية في الخيال العلمي لسنوات طويلة، وأتاحت صناعة جنود ورجال شرطة ورجال عاديين وشخصيات دافعها الانتقام قادرين على التفوق على خصومهم لناحية التسليح والحركة الجسدية وحتى أمد الحياة. وتميل روبوتات الهياكل الخارجية في هذه القصص إلى الظهور بتصميم مدرع عصري غير قابل للتدمير يغطي كامل الجسم.
ولكن الهياكل الروبوتية الخارجية الحقيقية التي لا تزال قيد التطوير في معظم المختبرات لا تشبه نسخ الأفلام بشيء، إذ تغلف بعض الروبوتات العصرية الجزء الأكبر من الجسم بهدف مساعدة الناس المصابين بالشلل جراء مرضٍ ما أو إصابة في العمود الفقري على الوقوف والسير. ولكن معظم هذه الأجهزة تأتي بتركيبة مختصرة؛ أي بتركيز على الرجلين أو على القسم العلوي من الجسم. وبعضها يضم محركات، وبعضها الآخر ينتج طاقته ذاتياً بواسطة النوابض، بينما يُصنع النوع الذي يُعرف بالبدلة الروبوتية من مواد طرية قابلة للطي تشبه القماش. ولكن الأكيد أن جميع هذه الأنواع مطورة بهدف تأمين الدعم للعضلات والمفاصل.
وتستخدم بعض منشآت إعادة التأهيل الهياكل الروبوتية الخارجية المخصصة للقسم السفلي من الجسم والبدلة الروبوتية لتحسين القدرة على السير لدى المرضى المصابين بجلطات دماغية وكبار السن والشباب المصابين بالشلل وغيرها من الإعاقات.

روبوتات العدائين
ولكن لعل العلم الأكثر إرباكاً وإثارة للحيرة اليوم هو ذلك الذي يسعى لتطوير هياكل روبوتية خارجية للشباب والأصحاء. وفي هذا المجال البحثي، يعمل العلماء على تطوير هياكل خارجية لتقليل استهلاك الطاقة خلال الجري والمشي، وتخفيف التعب الناتج عن هذه النشاطات، بالإضافة إلى زيادة فاعليتها ومتعتها الجسدية.
وتبدو النتائج الظاهرة حتى اليوم واعدة في هذا المجال. ففي سلسلة من الأبحاث التي أجريت العام الماضي في مختبر الميكاترونيك الحيوية التابع لجامعة ستانفورد (بتمويل من شركة نايكي)، وجد الباحثون أن طلاباً جامعيين نجحوا في الجري بفاعلية أكبر بـ15 في المائة على آلة الجري عند ارتدائهم لنسخة تجريبية من هيكل روبوتي خارجي مصمم للقسم السفلي من الرجلين.
ويضم هذا الهيكل الروبوتي إطاراً خفيف الوزن مربوطاً حول ساقي وكاحلي العداء يستمد طاقته من محرك، بالإضافة إلى شرائط من ألياف الكربون مدمجة في أربطة الحذاء. وتعمل هذه العناصر مجتمعة على تقليل مقدار القوة التي تحتاج رجلا العدائين إلى إنتاجها للاندفاع إلى الأمام. ويقدر الباحثون المشاركون في الدراسة أن هذه الأجهزة قد تتيح لمرتديها الجري بسرعة أكبر بـ10 في المائة من سرعتهم الطبيعية على الطرقات والمسارات في عالمنا الحقيقي.
وفي دراسة أجراها مختبر ستانفورد، ونشرها في أبريل (نيسان) الفائت، تبين أن جهازاً بتعديلات طفيفة نجح في زيادة سرعة متطوعين شباب في أثناء السير، حتى أن متوسط سرعة المشاركين في الدراسة زاد بنسبة 40 في المائة عندما ارتدوا هيكلاً روبوتياً تجريبياً يعمل بمصدر للطاقة، بينما استهلكوا طاقة أقل بنسبة 2 في المائة.
وفي الأصل، يمكن تشبيه تقنية الهياكل الروبوتية بـ«الدراجات الكهربائية»، ولكن تستخدم للسير وليس للتدويس، بحسب ما شرح ستيفن كولينز، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة ستانفورد الباحث الرئيسي في الدراسات الجديدة في هذا المجال. ويمكن لهذه الأجهزة، في حال تقليل الجهد المطلوب للحركة، أن تشجعنا على زيادة حركتنا، وربما الذهاب في مشاويرنا سيراً على الأقدام، والتسكع أو السير مع شركاء أو أصدقاء أسرع منا، والوصول إلى أماكن قد تبدو وعرة أو بعيدة جداً.

توليد الطاقة
ويمكن لهذه الهياكل الروبوتية أن تتيح أيضاً لعضلاتنا تزويد هواتفنا بالطاقة، بحسب نتائج واحدة من أحدث الدراسات في هذا المجال. وفي تلك التجربة التي نشرت في دورية «ساينس» في مايو (أيار) الماضي، ارتدى متطوعون صغار في السن أصحاء من جامعة كوينزفي كينغستون، أونتاريو، هيكلاً روبوتياً يضم حقيبة ظهر تحتوي على مولدٍ صغير متصل بأسلاك موصولة بالكاحلين. وقد سار المتطوعون لمدة عشر دقائق، وفي الوقت نفسه، كان الجهاز يستمد بعضاً من الطاقة الميكانيكية التي ولدتها عضلات الرجلين، وينقلها إلى المولد الذي يحولها بدوره إلى قدرة «ربع واط» من الطاقة (تتطلب معظم الهواتف المحمولة أكثر من واط واحد لشحن بطاريتها). وفي الوقت عينه، قلل الهيكل الروبوتي الجهد الجسدي المطلوب في كل خطوة بنحو 2.5 في المائة. قال مايكل شيبيرتيكي، الباحث الرئيسي في الدراسة الحائز حديثاً على شهادة دكتوراه من جامعة كوينز: «نتخيل جهازنا يعمل مصدر طاقة فعالاً لتزويد أجهزة إلكترونية صغيرة بالطاقة، ما سيجعله أداة ضرورية للنزهات البعيدة عن الكهرباء في الطبيعة، أو خلال مهام إطفاء النيران في الغابات، أو حتى خلال السير في المكتب».
ولم تتوفر أي من الهياكل الروبوتية المطورة لتحسين الجري والمشي خارج المختبرات بعد، على الرغم من أن الباحثين يتوقعون تغير هذا الأمر قريباً. وقال غريغوري ساويكي، الأستاذ الذي يدير مختبر «الفيزيولوجيا البشرية للأجهزة الروبوتية القابلة للارتداء» في جامعة جورجيا تيك، أتلانتا: «أنا واثقٌ أن البدلات الروبوتية المصممة لتحسين الحركة ستكون متوفرة للاستخدام التجاري خلال السنوات العشر المقبلة».
ولكن لم يتضح حتى اليوم ما إذا كانت هذه الهياكل الروبوتية غير الطبية ستتوفر بأسعار مدروسة أو بتصاميم مريحة عصرية بدرجة تتيح لجميع الناس ارتدائها. والأهم، ما زلنا لا ندري ما إذا كانت هذه الأجهزة التي ستعمل على تقليل الجهد المطلوب في الحركة الجسدية ستساهم في تقليل المكاسب الصحية الناتجة عن ممارسة الرياضة أيضاً. ويعد كولينز أن «هذا الأمر مثير للقلق، ولكن نأمل في أن يسعى الناس إلى السير والجري أكثر، وأن تساهم هذه الأجهزة في مراكمة معدلات أكبر من النشاط مع الوقت. إن هدفنا الرئيسي من هذه الأبحاث وغيرها في هذا المجال هو ضمان أن الأشخاص الذين يسعون للوقوف والحركة سيتمكنون من تحقيق مبتغاهم».
* خدمة «نيويورك تايمز»


مقالات ذات صلة

رئيس «أبل» للمطورين الشباب في المنطقة: احتضنوا العملية... وابحثوا عن المتعة في الرحلة

تكنولوجيا تيم كوك في صورة جماعية مع طالبات أكاديمية «أبل» في العاصمة السعودية الرياض (الشرق الأوسط)

رئيس «أبل» للمطورين الشباب في المنطقة: احتضنوا العملية... وابحثوا عن المتعة في الرحلة

نصح تيم كوك، الرئيس التنفيذي لشركة «أبل»، مطوري التطبيقات في المنطقة باحتضان العملية بدلاً من التركيز على النتائج.

مساعد الزياني (دبي)
تكنولوجيا خوارزمية «تيك توك» تُحدث ثورة في تجربة المستخدم مقدمة محتوى مخصصاً بدقة عالية بفضل الذكاء الاصطناعي (أ.ف.ب)

خوارزمية «تيك توك» سر نجاح التطبيق وتحدياته المستقبلية

بينما تواجه «تيك توك» (TikTok) معركة قانونية مع الحكومة الأميركية، يظل العنصر الأبرز الذي ساهم في نجاح التطبيق عالمياً هو خوارزميته العبقرية. هذه الخوارزمية…

عبد العزيز الرشيد (الرياض)
خاص تم تحسين هذه النماذج لمحاكاة سيناريوهات المناخ مثل توقع مسارات الأعاصير مما يسهم في تعزيز الاستعداد للكوارث (شاترستوك)

خاص «آي بي إم» و«ناسا» تسخّران نماذج الذكاء الاصطناعي لمواجهة التحديات المناخية

«الشرق الأوسط» تزور مختبرات أبحاث «IBM» في زيوريخ وتطلع على أحدث نماذج الذكاء الاصطناعي لفهم ديناميكيات المناخ والتنبؤ به.

نسيم رمضان (زيوريخ)
خاص يمثل تحول الترميز الطبي في السعودية خطوة حاسمة نحو تحسين كفاءة النظام الصحي ودقته (شاترستوك)

خاص ما دور «الترميز الطبي» في تحقيق «رؤية 2030» لنظام صحي مستدام؟

من معالجة اللغة الطبيعية إلى التطبيب عن بُعد، يشكل «الترميز الطبي» عامل تغيير مهماً نحو قطاع طبي متطور ومستدام في السعودية.

نسيم رمضان (لندن)
خاص من خلال الاستثمارات الاستراتيجية والشراكات وتطوير البنية التحتية ترسم السعودية مساراً نحو أن تصبح قائداً عالمياً في التكنولوجيا (شاترستوك)

خاص كيف يحقق «الاستقلال في الذكاء الاصطناعي» رؤية السعودية للمستقبل؟

يُعد «استقلال الذكاء الاصطناعي» ركيزة أساسية في استراتيجية المملكة مستفيدة من قوتها الاقتصادية والمبادرات المستقبلية لتوطين إنتاج رقائق الذكاء الاصطناعي.

نسيم رمضان (لندن)

«مرايا» الذكاء الاصطناعي تعكس دواخلها «مع كل التحيزات»

«بوابة السحاب» مرآة تعكس الحياة وتشوهاتها
«بوابة السحاب» مرآة تعكس الحياة وتشوهاتها
TT

«مرايا» الذكاء الاصطناعي تعكس دواخلها «مع كل التحيزات»

«بوابة السحاب» مرآة تعكس الحياة وتشوهاتها
«بوابة السحاب» مرآة تعكس الحياة وتشوهاتها

قبل بضع سنوات، وجدت شانون فالور نفسها أمام تمثال «بوابة السحاب (Cloud Gate)»، الضخم المُصمَّم على شكل قطرة زئبقية من تصميم أنيش كابور، في حديقة الألفية في شيكاغو. وبينما كانت تحدق في سطحه اللامع المرآتي، لاحظت شيئاً، كما كتب أليكس باستيرناك (*).

وتتذكر قائلة: «كنت أرى كيف أنه لا يعكس أشكال الأفراد فحسب، بل والحشود الكبيرة، وحتى الهياكل البشرية الأكبر مثل أفق شيكاغو... ولكن أيضاً كانت هذه الهياكل مشوَّهة؛ بعضها مُكبَّر، وبعضها الآخر منكمش أو ملتوٍ».

الفيلسوفة البريطانية شانون فالور

تشويهات التعلم الآلي

بالنسبة لفالور، أستاذة الفلسفة في جامعة أدنبره، كان هذا يذكِّرنا بالتعلم الآلي، «الذي يعكس الأنماط الموجودة في بياناتنا، ولكن بطرق ليست محايدة أو موضوعية أبداً»، كما تقول. أصبحت الاستعارة جزءاً شائعاً من محاضراتها، ومع ظهور نماذج اللغة الكبيرة (والأدوات الكثيرة للذكاء الاصطناعي التي تعمل بها)، اكتسبت مزيداً من القوة.

مرايا الذكاء الاصطناعي مثل البشر

تبدو «مرايا» الذكاء الاصطناعي مثلنا كثيراً؛ لأنها تعكس مدخلاتها وبيانات التدريب، مع كل التحيزات والخصائص التي يستلزمها ذلك. وبينما قد تنقل القياسات الأخرى للذكاء الاصطناعي شعوراً بالذكاء الحي، فإن «المرآة» تعبير أكثر ملاءمة، كما تقول فالور: «الذكاء الاصطناعي ليس واعياً، بل مجرد سطح مسطح خامل، يأسرنا بأوهامه المرحة بالعمق».

غلاف كتاب «مرايا الذكاء الاصطناعي»

النرجسية تبحث عن صورتها

كتابها الأخير «مرآة الذكاء الاصطناعي (The AI Mirror)»، هو نقد حاد وذكي يحطِّم عدداً من الأوهام السائدة التي لدينا حول الآلات «الذكية». يوجه بعض الاهتمام الثمين إلينا نحن البشر. في الحكايات عن لقاءاتنا المبكرة مع برامج الدردشة الآلية، تسمع أصداء نرجس، الصياد في الأساطير اليونانية الذي وقع في حب الوجه الجميل الذي رآه عندما نظر في بركة من الماء، معتقداً بأنه شخص آخر. تقول فالور، مثله، «إن إنسانيتنا مُعرَّضة للتضحية من أجل هذا الانعكاس».

تقول الفيلسوفة إنها ليست ضد الذكاء الاصطناعي، لكي نكون واضحين. وسواء بشكل فردي، أو بصفتها المديرة المشارِكة لمنظمة «BRAID»، غير الربحية في جميع أنحاء المملكة المتحدة المكرسة لدمج التكنولوجيا والعلوم الإنسانية، قدَّمت فالور المشورة لشركات وادي السيليكون بشأن الذكاء الاصطناعي المسؤول.

نماذج «مسؤولة» ومختبرة

وهي ترى بعض القيمة في «نماذج الذكاء الاصطناعي المستهدفة بشكل ضيق والآمنة والمختبرة جيداً والمبررة أخلاقياً وبيئياً» لمعالجة المشكلات الصحية والبيئية الصعبة. ولكن بينما كانت تراقب صعود الخوارزميات، من وسائل التواصل الاجتماعي إلى رفاق الذكاء الاصطناعي، تعترف بأن ارتباطها بالتكنولوجيا كان مؤخراً «أشبه بالوجود في علاقة تحوَّلت ببطء إلى علاقة سيئة. أنك لا تملك خيار الانفصال».

فضائل وقيم إنسانية

بالنسبة لفالور، إحدى الطرق للتنقل وإرشاد علاقاتنا المتزايدة عدم اليقين بالتكنولوجيا الرقمية، هي الاستفادة من فضائلنا وقيمنا، مثل العدالة والحكمة العملية. وتشير إلى أن الفضيلة لا تتعلق بمَن نحن، بل بما نفعله، وهذا جزء من «صراع» صنع الذات، بينما نختبر العالم، في علاقة مع أشخاص آخرين. من ناحية أخرى، قد تعكس أنظمة الذكاء الاصطناعي صورة للسلوك أو القيم البشرية، ولكن كما كتبت في كتابها، فإنها «لا تعرف عن التجربة الحية للتفكير والشعور أكثر مما تعرف مرايا غرف نومنا آلامنا وأوجاعنا الداخلية».

الخوارزميات والعنصرية وعدم المساواة

في الوقت نفسه تعمل الخوارزميات المدربة على البيانات التاريخية، بهدوء، على تقييد مستقبلنا بالتفكير نفسه الذي ترك العالم «مليئاً بالعنصرية والفقر، وعدم المساواة، والتمييز، وكارثة المناخ».

«كيف سنتعامل مع تلك المشكلات الناشئة التي ليست لها سابقة؟»، تتساءل فالور، وتشير: «مرايانا الرقمية الجديدة تشير إلى الوراء».

الاعتماد على السمات البشرية المفيدة

مع اعتمادنا بشكل أكبر على الآلات، وتحسينها وفقاً لمعايير معينة مثل الكفاءة والربح، تخشى فالور أننا نخاطر بإضعاف عضلاتنا الأخلاقية أيضاً، وفقدان المسار للقيم التي تجعل الحياة تستحق العناء.

مع اكتشافنا لما يمكن أن يفعله الذكاء الاصطناعي، سنحتاج إلى التركيز على الاستفادة من السمات البشرية الفريدة أيضاً، مثل التفكير القائم على السياق والحكم الأخلاقي، وعلى تنمية قدراتنا البشرية المتميزة. كما تعلمون. وهي تقول: «لسنا بحاجة إلى هزيمة الذكاء الاصطناعي. نحن بحاجة إلى عدم هزيمة أنفسنا».

* مجلة «فاست كومباني» - خدمات «تريبيون ميديا»

اقرأ أيضاً