เทคโนโลยีเลียนแบบสมอง! จากหุ่นยนต์ดีดเปียโน สู่อุปกรณ์ช่วยพยุงผู้ป่วยเดิน

เทคโนโลยีเลียนแบบสมองใช้ระบบประสาทเสมือน ให้หุ่นยนต์เรียนรู้ผ่านหูและการสัมผัสจนเล่นเปียโนได้ใน 2 นาทีโดยไม่ต้องพึ่งโค้ดคำสั่ง พร้อมต่อยอดสู่ชุดพยุงเดินอัจฉริยะเพื่อคืนอิสรภาพในการเคลื่อนไหวให้ผู้ป่วยพาร์กินสันและผู้สูงอายุ

จะเป็นอย่างไรหากหุ่นยนต์ในอนาคตไม่จำเป็นต้องรอการป้อนโค้ดคำสั่งนับล้านบรรทัด แต่สามารถเรียนรู้ทักษะใหม่ ๆ ได้ด้วยตัวเองจากการฟังและสัมผัสเหมือนเด็กทารก นักวิจัยได้พัฒนาเทคโนโลยีกลไกอัจฉริยะที่สามารถฟังเสียงตัวโน้ตเพียงครั้งเดียว แล้วใช้เวลาลองผิดลองถูกบนลิ่มนิ้วเปียโนเพียงสองนาที ก็สามารถบรรเลงบทเพลงออกมาได้อย่างแม่นยำ

เทคโนโลยีนี้ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อสร้างความบันเทิงเท่านั้น แต่เป็นกุญแจสำคัญทางการแพทย์ที่จะพลิกโฉมการพัฒนาอุปกรณ์สวมใส่และระบบพยุงเดินอัจฉริยะ เพื่อช่วยฟื้นฟูร่างกายและปรับทักษะการเคลื่อนไหวให้เข้ากับกายภาพของผู้ป่วยอัมพฤกษ์และโรคพาร์กินสันได้โดยอัตโนมัติ

เจาะลึกกลไก “ฟังด้วยหู เรียนรู้ด้วยสัมผัส”

การจะทำให้หุ่นยนต์ขยับนิ้วกดแป้นเปียโนได้อย่างถูกต้อง นักพัฒนาจำเป็นต้องเขียนโปรแกรมที่ซับซ้อนเพื่อระบุพิกัด น้ำหนัก และจังหวะเวลาอย่างละเอียด แต่เทคโนโลยีนี้ได้สลัดภาพจำแบบเดิมอย่างสิ้นเชิง หุ่นยนต์ถูกติดตั้งระบบรับสัญญาณเสียงทำหน้าที่แทน "หู" เพื่อฟังทำนองเพลงที่กำหนด จากนั้นระบบจะสั่งการให้แขนกลเริ่มทดลองกดคีย์บอร์ด

ความสามารถนี้จะอยู่ที่บริเวณปลายนิ้วและข้อมือ ซึ่งมีการติดตั้งเซนเซอร์รับแรงกดทำหน้าที่เสมือนเส้นประสาทรับสัมผัส เมื่อหุ่นยนต์กดแป้นพิมพ์และสร้างเสียงออกมา ระบบจะทำการเปรียบเทียบเสียงที่เกิดขึ้นจริงกับเสียงที่ได้ยินในตอนแรก หากเสียงเพี้ยนหรือไม่ตรงจังหวะ ระบบจะปรับเปลี่ยนน้ำหนักและทิศทางการเคลื่อนไหวในรอบถัดไปทันทีด้วยการลองผิดลองถูก (Reinforcement Learning) ซึ่งกระบวนการเรียนรู้ทั้งหมดนี้ใช้เวลาเพียง 2 นาทีเท่านั้น ก็สามารถเล่นเพลงตามที่ได้ยินได้อย่างลื่นไหล

นวัตกรรมสมองกลเสมือน ชิปประหยัดพลังงานล้านเท่า

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย (University of Southern California)ได้อธิบายว่า เบื้องหลังความสำเร็จของงานวิจัยนี้คือการประมวลผลเชิงประสาทเสมือน (Neuromorphic Computing) ซึ่งเป็นการจำลองสถาปัตยกรรมและเลียนแบบการทำงานของสมองมนุษย์

สมองของมนุษย์เรามีความสามารถในการเรียนรู้สิ่งซับซ้อนได้มากมายโดยใช้พลังงานไฟฟ้าเทียบเท่ากับหลอดไฟดวงเล็ก ๆ เท่านั้น ในขณะที่ระบบปัญญาประดิษฐ์ (AI) ในปัจจุบันต้องพึ่งพาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่กินไฟมหาศาล ทีมนักวิจัยจึงออกแบบชิปประมวลผลที่เรียกว่า Spiking Neural Networks ซึ่งจะส่งกระแสไฟฟ้าเฉพาะตอนที่มีข้อมูลผ่านเข้ามาระหว่างเส้นประสาทจำลองเท่านั้น ส่งผลให้ระบบนี้ใช้พลังงานต่ำกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปถึงหลักล้านเท่า ทำให้สามารถย่อส่วนระบบสมองกลนี้ลงสู่ชิปขนาดพกพาได้

จากห้องดนตรี สู่อุปกรณ์แพทย์กู้คืนอิสรภาพการเดิน

เป้าหมายสูงสุดของทีมพัฒนาไม่ใช่การสร้างหุ่นยนต์นักดนตรี แต่คือการนำความสามารถในการ "เรียนรู้และปรับตัวตามสัมผัส" ไปประยุกต์ใช้กับชีวิตจริง โดยเฉพาะในวงการแพทย์และกายภาพบำบัด

ปัจจุบันผู้สูงอายุ ผู้ป่วยโรคพาร์กินสัน หรือผู้ป่วยอัมพฤกษ์ มักประสบปัญหาเรื่องสัญญาณสมองที่ส่งไปควบคุมกล้ามเนื้อติดขัด ทำให้ก้าวขาไม่ออก เดินเซ หรือเคลื่อนไหวไม่เป็นธรรมชาติ เทคโนโลยีเลียนแบบสมองนี้กำลังถูกนำไปต่อยอดใส่ใน "ชุดโครงกระดูกภายนอกแบบ Exoskeleton" เมื่อผู้ป่วยสวมใส่อุปกรณ์และเริ่มก้าวเดิน เซนเซอร์จะตรวจจับจังหวะการเคลื่อนไหวและแรงกดของเท้า และใช้เวลาเพียงเสี้ยววินาทีในการประมวลผลเพื่อช่วยออกแรงพยุงข้อต่อให้สอดคล้องกับจังหวะร่างกายของมนุษย์คนนั้นทันที อุปกรณ์จะไม่บังคับให้ผู้ป่วยเดินตามล็อกแบบแข็งทื่อ แต่จะทำหน้าที่เป็นกล้ามเนื้อส่วนขยายอัจฉริยะที่รู้ใจ คอยเติมแรงในจังหวะที่ขาดและผ่อนในจังหวะที่พอดี

การเปลี่ยนผ่านจากหุ่นยนต์ดีดเปียโนสู่อุปกรณ์ช่วยพยุงเดิน สะท้อนให้เห็นว่าเทคโนโลยีเลียนแบบสมองมนุษย์ได้ก้าวข้ามขีดจำกัดเดิม ๆ ของระบบ AI ในการเรียนรู้ด้วยตนเองอย่างรวดเร็วและใช้พลังงานต่ำ ซึ่งจะช่วยเปิดประตูสู่อนาคตที่หุ่นยนต์สามารถทำงานร่วมกับมนุษย์ได้อย่างปลอดภัยและชาญฉลาด นวัตกรรมนี้ไม่เพียงแต่เป็นความสำเร็จทางวิศวกรรม แต่ยังมีประโยชน์ทางการแพทย์ และช่วยคืนอิสรภาพในการเคลื่อนไหวให้ผู้ป่วยให้กลับมาใช้ชีวิตได้อย่างสะดวกมากขึ้น

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: viterbischool, digitaltrends, techxplore, eurekalert
ที่มาภาพ: eurekalert

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech