美國高中生疫情在家研發「腦波控制機械手臂」成本僅300美元 獲專家、MIT認可

美國高中生疫情在家研發「腦波控制機械手臂」成本僅300美元 獲專家、MIT認可

Tech
By Chin on 03 Jul 2022
Digital Editor

美國維吉尼亞州(Virginia)一名17歲高中生Benjamin Choi在疫情被迫待在家期間,靠著3D列印機以及其所學的機械工程知識,獨立研究出一台可用腦波控制的機械手臂,製作成本僅約300美元,較市場上的義肢手臂更實惠,讓殘缺人士無需接受開腦手術就能用意念控制機械手臂義肢。

Benjamin自小就對機器人和編碼深感興趣,曾參加過多個機器人研發比賽,還擁有豐富的機械工程技術與編碼知識。在接受媒體訪問時,Benjamin講述其研發腦波控制機械手臂的靈感是在8歲的時候,從美國電視節目《60分鐘》(60 Minutes)播出的一部紀錄片中認識到一種意念操控的先進科技。影片中,研究人員將微型感測器植入到患者大腦的運動皮質區中,讓患者能夠靠意念來控制機械手臂義肢。這個概念令Benjamin印象深刻,但同時他也認為腦部手術風險高,且這類機械手臂的價格高昂,一般人難以承擔。

Benjamin Choi在疫情被迫待在家期間,獨立研究出一台可用腦波控制的機械手臂Photo from YouTube @SocietyforScience

2020年疫情爆發後,在家中防疫的漫長時間,Benjamin決定利用自身的編碼學識以及身邊擁有的材料,自研打造一個腦波控制的機械手臂。他先是使用了姊姊的3D列印機,花近30小時設計打印出機械手臂原型。最後Benjamin選擇採用腦波圖(EEG)收集訊息,通過藍牙傳送到機械手臂裡的晶片,再經由晶片中的AI模型的運算後,形成有意義的反應和動作指令。為打造AI模型的運算,Benjamin收集了6名志願者的腦波數據,用於撰寫演算法。Benjamin利用這些數據訓練AI模型辨別大腦訊號,準確度平均高達95%。在歷經約6個月的時間,75次的改良更新,Benjamin的腦波控制機械手臂原型總算大功告成。

生產成本不及300美元

Benjamin解釋,當前市場上的上肢神經義肢成本超過45萬美元,且需面臨風險極高的開顱手術。而他研發的腦波控制機械手臂材質為工業級樹脂,可承受最高達4000公斤的重量,且生產成本不及300美元。患者無需進行手術,僅需將腦波圖儀器佩戴在耳朵和額頭上就能輕鬆控制機械義肢。

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Benjamin將研究成果發佈到網上後,奪得大量關注和青睞。Photo from Society for Science

Benjamin將研究成果發佈到網上後,奪得大量關注和青睞。約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)生物醫學工程師偉斯特(Brock Wester)對Benjamin的研究感到驚豔,大讚Benjamin能夠獨自打造出機械手臂義肢,並創建一套演算法,將神經訊號轉化成指令是非常了不起的。這項研究成果也成功入圍2022再生元科學獎(Regeneron Science Talent Search)決賽,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)也表示願意資助Benjamin的研究,並提供更專業的指導、材料和技術,幫助其繼續研發腦波控制機械手臂。

未來,Benjamin計劃學習工程學,精進他的機械手臂的設計並投入一些臨床的實驗。他希望這次研究出的演算法除了可用於義肢外,還能用在控制輪椅等輔助設備上,或幫助漸凍症患者進行交流。

Text by BusinessFocus Editorial

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