كشفت دراسة حديثة أن الجمع بين تقنيات الذكاء الاصطناعي ومستشعرات القرب والضغط المتقدمة يتيح ليد بيونيكية تجارية (Bionic Hand) الإمساك بالأشياء بطريقة طبيعية وبديهية؛ مما يساهم في تقليل العبء الذهني الذي يتحمّله مبتورو الأطراف. فمن خلال تدريب شبكة عصبية اصطناعية على أوضاع الإمساك المختلفة، أصبح كل إصبع قادرًا على تعرّف الأجسام بنحو مستقل والتحرّك تلقائيًا إلى الوضع الصحيح، وهذا الأمر عزّز ثبات القبضة ودقتها.
وأظهرت النتائج أن المشاركين استطاعوا إنجاز مهام يومية، مثل: رفع الأكواب والتقاط الأجسام الصغيرة بسلاسة وبجهد ذهني أقل بكثير ومن دون الحاجة إلى تدريب مكثف أو طويل الأمد.
تفاصيل الدراسة
عند مدّ اليد لتناول كوب أو قلم أو حتى لمصافحة شخص ما، لا يحتاج الإنسان عادة إلى التفكير في موضع كل إصبع على حدة لتكوين قبضة مناسبة. لكن فقدان هذه القدرة الفطرية يُعد من أبرز التحديات التي يواجهها مستخدمو الأذرع والأيدي الاصطناعية. فحتى أكثر الأطراف الروبوتية تطورًا تجعل الأنشطة اليومية عبئًا ذهنيًا إضافيًا؛ إذ يُضطر المستخدم إلى فتح الأصابع وإغلاقها عمدًا حول الجسم المستهدف.
ولمعالجة هذه المشكلة، عمل باحثون في جامعة يوتا (University of Utah) على تطوير حل يعتمد على الذكاء الاصطناعي؛ إذ دمجوا مستشعرات القرب والضغط في يد بيونيكية تجارية، ثم درّبوا شبكة عصبية اصطناعية على أوضاع الإمساك المختلفة؛ مما ساعد في محاكاة الطريقة الطبيعية والبديهية التي يمسك بها الإنسان الأشياء. وعند تشغيل هذا النظام المدعوم بالذكاء الاصطناعي، أظهر المشاركون ثباتًا أعلى للقبضة، ودقة أفضل، وجهدًا ذهنيًا أقل.
كما تمكّن المشاركون من أداء مجموعة واسعة من المهام اليومية، مثل التقاط الأجسام الصغيرة ورفع الكوب، باستخدام أنماط قبض متعددة، وكل ذلك من دون الحاجة إلى تدريب أو ممارسة مطوّلة.
قاد الدراسة الدكتور Jacob A. George، بالإضافة إلى Marshall Trout، الباحث في مختبر (يوتا للروبوتات العصبية) Utah NeuroRobotics Lab. ونُشرت نتائج الدراسة في تاريخ 9 ديسمبر 2025 في مجلة Nature Communications.
وقال (Marshall Trout): “مع أن الأذرع البيونيكية أصبحت أقرب إلى الواقع من حيث الشكل، فإن التحكم فيها ما يزال معقدًا وغير بديهي”. وأضاف: “نحو نصف المستخدمين يتخلّون عن أطرافهم الاصطناعية، وغالبًا ما يكون السبب في ذلك ضعف أنظمة التحكم”.
ومن المشكلات الأساسية التي تعانيها معظم الأذرع والأيدي البيونيكية التجارية أنها لا تستطيع محاكاة حاسة اللمس التي توفر عادة إشارات بديهية للإمساك بالأشياء. وأما المشكلة الثانية، فهي أن الدماغ يمتلك نماذج لاواعية تتنبأ بتفاعلات اليد الطبيعية مع الأجسام وتُحاكيها، وهو أمر يجعل اليد البيونيكية غير قادرة على محاكاة حركة اليد الطبيعية بنحو كامل.
ولمعالجة المشكلة الأولى، جهّز باحثو يوتا يدًا اصطناعية من إنتاج شركة TASKA Prosthetics بأطراف أصابع مخصصة. وبالإضافة إلى مستشعرات الضغط، زُوّدت هذه الأطراف بمستشعرات بصرية للقرب صُممت لمحاكاة أدق درجات اللمس، وبذلك أصبحت الأصابع قادرة، على سبيل المثال، على استشعار كرة قطنية خفيفة جدًا تسقط عليها.
وأما فيما يتعلق بالمشكلة الثانية، فقد درّب الباحثون نموذج شبكة عصبية اصطناعية على بيانات القرب، مما مكّن الأصابع من التحرك تلقائيًا إلى المسافة الدقيقة اللازمة لتكوين قبضة مثالية حول الجسم. وبما أن لكل إصبع مستشعره الخاص وقدرته المستقلة على استشعار الجسم الموجود أمامه، تعمل الأصابع جميعها بالتوازي لتشكيل قبضة ثابتة ومثالية على أي جسم.
لكن حتى بعد حل هذه المشكلات بقي تحدي مرتبط بكيفية التحكم في طريقة الإمساك، فماذا لو لم يكن المستخدم يرغب في الإمساك بالجسم بتلك الطريقة التي حددتها المستشعرات؟ أو أراد، مثلًا، فتح يده لإسقاط الجسم؟
لمواجهة هذا الأمر طوّر الباحثون نهجًا يقوم على تقاسم التحكم بين المستخدم ووكيل الذكاء الاصطناعي، مع إيجاد توازن دقيق بين سيطرة الإنسان والآلة.
كما أجرى الباحثون تجارب على أربعة مشاركين يعانون بترًا في الذراع بين المرفق والمعصم. وبالإضافة إلى تحسن أدائهم في الاختبارات القياسية، حاولوا تنفيذ أنشطة يومية متعددة تتطلب تحكمًا حركيًا دقيقًا. فحتى المهام البسيطة، مثل الشرب من كوب بلاستيكي، قد تكون شديدة الصعوبة لمبتور الذراع؛ إذ قد يؤدي الضغط الخفيف إلى سقوط الكوب، وقد يتسبب الضغط الزائد في كسره.