ในการทดลองกับคนที่มีความสามารถ 11 คนอัลกอริธึมที่เรียกว่า human-in-the-loop ใช้เวลาประมาณหนึ่งชั่วโมงในการปรับโครงกระดูกให้เหมาะสมและหลังจากนั้นลดจำนวนผู้มีส่วนร่วมด้านพลังงานที่ต้องเดิน 24 เปอร์เซ็นต์โดยเฉลี่ย สมาชิกในทีมวิจัยราเชลแจ็คสันนักวิจัยหลังปริญญาเอกในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลมหาวิทยาลัย Carnegie Mellon (CMU)
“ ขนาดของการลดลงนั้นค่อนข้างน่าประหลาดใจ” แจ็คสันกล่าวกับ Live Science
แจ็คสันและเพื่อนร่วมงานของเธอนำโดยสตีเวนคอลลินส์รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกล CMU และฮวนชวนจางอดีตซีเอ็มและตอนนี้ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยหนานไกในประเทศจีนตีพิมพ์ผลงานวิจัยออนไลน์วันนี้ (22 มิถุนายน) ในวารสาร วิทยาศาสตร์.
ภาระที่เบาลงนั้นน่าดึงดูดอย่างแน่นอน แต่โครงกระดูกส่วนบุคคลนั้นสามารถเพิ่มระยะทางให้กับผู้ที่มีความสามารถเดินได้และมันยังช่วยให้บุคคลวิ่งได้เร็วขึ้นด้วย
คนที่มีความบกพร่องทางร่างกายเช่นผู้ที่ได้รับความทรมานจากโรคหลอดเลือดสมองการบาดเจ็บทางระบบประสาทหรือการตัดแขนขาอาจได้รับประโยชน์เช่นกัน รพภายนอกส่วนบุคคลสามารถทำให้การเดินเป็นเรื่องง่ายหรือง่ายกว่าที่เคยเป็นก่อนการตัดหรือได้รับบาดเจ็บเธอกล่าว
ก่อนหน้านี้การลดพลังงานโดยเฉลี่ยที่ใหญ่ที่สุดที่ทำได้โดยทีมวิจัยอื่น ๆ คือ 14.5 เปอร์เซ็นต์โดยใช้ข้อเท้าเทียมที่ปรับด้วยมือที่สวมใส่ทั้งสองข้างและ 22.8 เปอร์เซ็นต์โดยใช้ exosuit ที่ทำหน้าที่ทั้งสะโพกและข้อเท้าทั้งสอง
แต่อัลกอริธึมของมนุษย์ในวง CMU นั้นทำงานได้ดีกว่าและไม่ได้พึ่งพาการโปรแกรมล่วงหน้า
“ อัลกอริทึมนี้ดีมากจนสามารถค้นพบกลยุทธ์การช่วยเหลือเพื่อลดต้นทุนด้านพลังงานด้วยอุปกรณ์เพียงชิ้นเดียว” แจ็คสันกล่าว "มันค่อนข้างเท่ห์"
ความท้าทายกับกลุ่มดาวยักษ์ก็คือแม้ว่าพวกเขาจะตั้งใจช่วยเหลือบุคคล แต่พวกเขาสามารถขัดขวางการเคลื่อนไหวแจ็คสันกล่าว สำหรับการเริ่มอุปกรณ์แต่ละอย่างนั้นมีน้ำหนักของตัวเองตั้งแต่ไม่กี่ออนซ์จนถึงสองปอนด์และผู้ใช้ต้องแบกน้ำหนักนั้น Exoskeletons ยังได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้บังคับกับบางส่วนของร่างกาย แต่ถ้าเวลาของการบังคับปิดคนอาจต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการเคลื่อนไหวแจ็กสันกล่าว และนั่นคือการต่อต้าน
ในช่วงการหาค่าเหมาะที่สุดของการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ผู้เข้าร่วมแต่ละคนสวมโครงกระดูกข้อเท้ารวมทั้งหน้ากากที่ออกแบบมาเพื่อวัดระดับออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) มาตรการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับพลังงานที่บุคคลนั้นใช้จ่าย ขณะที่แต่ละคนเดินบนลู่วิ่งด้วยความเร็วที่สม่ำเสมอโครงกระดูกภายนอกได้ใช้รูปแบบของความช่วยเหลือที่แตกต่างกันกับข้อเท้าและนิ้วเท้า
รูปแบบเหล่านั้นเป็นการรวมกันของเมื่อแรงถูกนำมาใช้และปริมาณของแรง ตัวอย่างเช่นการบังคับใช้สามารถเริ่มต้นในท่าทาง (เมื่อส้นเท้ากระทบพื้นครั้งแรก) ในช่วงกลางของท่าทาง (เมื่อเท้าแบน) หรือสายในท่าทาง (เมื่อเท้ามีการพลิกขึ้นไปที่นิ้วเท้า) ในช่วงที่มีการแปรผันของตำแหน่งสามารถใช้แรงได้มากกว่าหรือน้อยกว่า
อัลกอริทึมทดสอบการตอบสนองของผู้เข้าร่วมถึง 32 รูปแบบที่แตกต่างกันซึ่งเปลี่ยนไปทุก 2 นาที จากนั้นวัดว่ารูปแบบทำให้ง่ายขึ้นหรือยากขึ้นสำหรับคนที่จะเดิน
ในตอนท้ายของเซสชันซึ่งใช้เวลานานกว่าหนึ่งชั่วโมงอัลกอริทึมจะสร้างรูปแบบความช่วยเหลือที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งปรับให้เหมาะสมสำหรับแต่ละบุคคล
“ ในแง่ของรูปแบบทั่วไปของรูปแบบมีความแปรปรวนขนาดใหญ่ซึ่งพูดถึงความสำคัญของการกำหนดกลยุทธ์เหล่านี้ให้กับแต่ละบุคคลมากกว่าที่จะใช้สิ่งเดียวกันกับทุกคน” แจ็คสันกล่าว
เธอเสริมว่าอุปกรณ์อาจทำงานได้ดีไม่เพียงเพราะมันเป็น "การเรียนรู้" แต่ยังเป็นเพราะเมื่อมันเปลี่ยนรูปแบบของความช่วยเหลือผู้ที่ใช้มันก็เรียนรู้
“ เราคิดว่ามันบังคับให้ผู้คนสำรวจวิธีต่าง ๆ ในการประสานงานการเดินของพวกเขาเพื่อโต้ตอบกับอุปกรณ์ได้ดีขึ้น” แจ็คสันกล่าว ซึ่งจะช่วยแนะนำผู้ใช้เกี่ยวกับวิธีการใช้อุปกรณ์ให้ดีที่สุดและรับประโยชน์สูงสุดจากอุปกรณ์ดังกล่าว "เป็นถนนสองทาง" เธอกล่าว
สมาชิกคนอื่น ๆ ของทีมวางแผนที่จะทดสอบว่าอัลกอริธึมสามารถเพิ่มขนาดเพื่อสร้างโครงกระดูกภายนอกที่มีข้อต่อหกข้อได้รับการออกแบบมาให้สวมใส่บนครึ่งล่างของร่างกาย
