Imagine uma prótese que permite ao usuário segurar um objeto automaticamente sem nenhum esforço mental.

Pois engenheiros biomédicos britânicos desenvolveram essa nova geração de próteses inteligentes – que funcionam tal qual uma mão real.

A câmera embutida na mão tira uma foto do objeto à frente, avalia a forma e o tamanho, e escolhe a forma de segurar mais apropriada, disparando uma série de movimentos na mão – tudo isso em milissegundos.

Atualmente, as mãos prostéticas são controladas diretamente através dos sinais mioelétricos do usuário (atividade elétrica dos músculos registrados a partir da superfície da pele). Isso requer aprendizado, prática, concentração e, principalmente, tempo.

Visão artificial e aprendizagem profunda

Os engenheiros biomédicos da Universidade de Newcastle fizeram o seguinte: eles desenvolveram uma rede neuronal convolucional (CNN), a qual foi treinada com imagens de mais de 500 objetos que podem ser agarrados. Eles a ensinaram a reconhecer a aderência necessária para diferentes tipos de objetos.

Reconhecimento de objetos (acima) vs. reconhecimento da forma correta de segurar (abaixo) (crédito: Ghazal Ghazaei/Journal of Neural Engineering)

Agrupando objetos por tamanho, forma e orientação, de acordo com o tipo de aperto que seria necessário para pegá-los, a equipe programou a mão para realizar quatro diferentes formas de segurar: neutro/neutral (como pegar um copo); pronado/pronated (como pegar o controle remoto da TV); tripé/tripod (polegar e dois dedos) e “beliscão”/pinch (polegar e primeiro dedo).

“Nós mostramos ao computador uma foto de, por exemplo, uma vara”, explica o autor principal Ghazal Ghazae. “Mas não apenas uma imagem; Muitas imagens do mesmo pedaço de diferentes ângulos e orientações, em diferentes luzes e contra fundos diferentes, e, eventualmente, o computador aprende o que precisa para pegar esse objeto”.

Dr. Kianoush Nazarpour com a nova mão biônica. (Crédito: Mike Urwin/Newcastle University/PA)

Um pequeno número de amputados já testou essa nova tecnologia. Após o treinamento, essas pessoas conseguiram pegar e mover objetos com um sucesso de até 88%.

Agora, a equipe está trabalhando com especialistas da Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust para oferecer essas “mãos com olhos” para os pacientes do Hospital Freeman.

Uma futura mão biônica

O trabalho é parte de um projeto maior de pesquisa para desenvolver uma mão biônica que possa sentir pressão e temperatura, transmitindo informações de volta para o cérebro.

Liderado pela Universidade de Newcastle e envolvendo especialistas das universidades de Leeds, Essex, Keele, Southampton e Imperial College London, o objetivo é desenvolver novos dispositivos eletrônicos que conectem redes neurais ao antebraço para permitir comunicações bidirecionais com o cérebro.

Essa “mão que vê”, explica o Dr. Nazarpour, é uma solução provisória que irá preencher a lacuna entre projetos atuais e futuros. “É um trampolim para o nosso objetivo final”, diz ele. “Mas, importante, é barato e pode ser implementado muito em breve porque não precisa produzir novas próteses – podemos apenas adaptar as que temos”.

A pesquisa foi publicada, no dia 3 de maio no Journal of Neural Engineering.

Fonte: Universidade de Newcastle