Спорт

Спортсмены сразятся в первой за всю историю олимпиаде для людей-киборгов

Julian Smith Writer

Заручившись поддержкой технических специалистов со всего мира, «пилоты» с ограниченными возможностями будут соревноваться на олимпиаде в Цюрихе.

Применение «технического допинга» ведет к дисквалификации, штрафам и даже отстранению спортсменов от участия в соревнованиях мирового уровня. Однако на первом в истории «Кибатлоне» (Cybathlon) технологии разрешается использовать по максимуму.

По словам Роберта (Robert Riener), профессора робототехники, работающего в лаборатории сенсомоторных систем (Sensory-Motor Systems Lab) Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich), и учредителя Кибатлона, который впервые пройдет в Цюрихе в октябре этого года, главная цель соревнований — показать, насколько плодотворно люди и машины могут взаимодействовать друг с другом.

Эта идея возникла у Ринера во время работы над роботизированными реабилитационными системами — профессор был недоволен ограниченными возможностями современного протезирования для повседневных задач.

«Вспомогательные устройства недостаточно совершенны, — объясняет Ринер. — Например, людям трудно подниматься по лестнице или в гору. Пациенты очень разочарованы».

Некоторые даже перестают использовать протезы. Ринер решил, что пришло время обратить внимание людей на эти проблемы, а не надеяться на то, что они исчезнут сами собой. По мнению Ринера, некоторые технологии (включая протезы) либо работают совсем не так, как нужно, либо настолько сложны в эксплуатации, что люди просто перестают их использовать.

Как говорит Ринер, его идея учредить соревнования, чтобы побудить внедрение инноваций и обсуждение этой темы, нашла широкий отклик. Около 80 команд более чем из двадцати стран зарегистрировались на участие в соревнованиях.

Cyborg Olympics
Источник: Швейцарская высшая техническая школа Цюриха / Алессандро Делла Белла (Alessandro Della Bella)

Каждая команда состоит из группы технических специалистов и участника соревнования, которого называют не «атлетом», а «пилотом». В качестве вспомогательных устройств можно использовать как уникальные прототипы, так и уже представленные на рынке устройства. Полученные награды делятся среди участников всей команды.

Пилоты сразятся друг с другом в шести дисциплинах Кибатлона. Чтобы обеспечить пригодность технологий для самой широкой аудитории, маршруты выстраиваются на основе повседневных задач.

В гонке с использованием ножных протезов пилоты с ампутациями ног выше колена будут преодолевать лестницы, склоны, перекладины и другие подобные препятствия. Соревнования с использованием протезов рук включают в себя нарезку хлеба и открытие банок. Команда из Швеции для соревнований на руки будет использовать остеоинтеграцию, при которой металлические имплантаты интегрируется непосредственно в костную ткань руки пилота.

«Я видел этого пилота во время тренировки, — рассказывает Ринер. Он очень хорошо справляется».

Cyborg Olympics
Источник: Швейцарская высшая техническая школа Цюриха / Алессандро Делла Белла (Alessandro Della Bella)

Пилоты с ампутациями ног или повреждениями позвоночника будут соревноваться на инвалидных колясках, проходя маршруты с препятствиями в виде пандусов и ступенек. По словам Ринера, конструкция должна обеспечивать баланс между весом и производительностью: более широкая колесная база обеспечивает повышенную стабильность для подъема по лестнице, но она намного тяжелее, поэтому человек двигается медленнее.

К гонке с использованием экзоскелета допускаются пилоты с парализованными ногами вследствие повреждения позвоночника. В начале маршрута пилот сидит на диване и затем проходит пять других испытаний, включая подъем по пандусу и спуск по лестнице.

Для участия в соревновании зарегистрировалось уже 15 команд, включая команду из Флоридского института когнитивных способностей человека и машин (Florida Institute for Human & Machine Cognition, IHMC), расположенного в городе Пенсакола.

Пилот Марк Дэниэл (Mark Daniel) лишился ног в результате автомобильной аварии в 2007 году. В настоящий момент он упорно тренируется в экзоскелете X1, разработанном в лаборатории IHMC при поддержке NASA. Дэниэл управляет «ногами» X1 с помощью кнопок, переключателей и дисплея, расположенных на одном из костылей.

«Главные установки о следующих действиях экзосклет получает от меня, но в какой-то степени он думает самостоятельно», — рассказывает Дэниэл. Самым трудным препятствием являются камни в виде листа кувшинки из-за своей неправильной формы. Однако целью Дэниэля является нечто большее, чем получить золотую медаль.

«Я хочу выступить хорошо, но также я очень хочу обменяться опытом с другими участниками. В конце концов, мы все преследуем одну и ту же цель: избавиться от инвалидной коляски, конструкция которой не сильно изменилась со времен Древнего Египта».

Cyborg Olympics
Источник: Швейцарская высшая техническая школа Цюриха / Алессандро Делла Белла (Alessandro Della Bella)

В некоторых гонках, однако, процессом управляют пилоты, а не машины.

Например, Роналд Триоло (Ronald Triolo) из технологического центра Advanced Platform Technology Center  Кливлендского медицинского центра Cleveland Veterans Affairs Medical Center ведет свою команду к победе в функциональной электрической стимуляции (ФЭС) велогонки. ФЭС использует электрические импульсы для активизации парализованных мышц, которые посылаются посредством прикрепленных к коже электродов. Во время гонки пилоты используют ФЭС для гонки на безмоторных лежачих велосипедах по круговой трассе.

Триоло разработал новый вид ФЭС: имплантируемые хирургическим путем электродные «манжеты» из гибкой резины, которые оборачиваются вокруг отдельных мышечных нервов. Электроды подключаются к генератору импульсов, которые размещаются внутри брюшной полости и получают беспроводные сигналы от внешнего носимого компьютера.

По словам Триоло это позволяет осуществлять более точный контроль мышечной активности, что обеспечивает хороший баланс между силой и выносливостью в подобных соревнованиях. Различные предварительно запрограммированные алгоритмы для стимуляции мышц уже позволили пациентам в лаборатории Триоло вставать, сохранять равновесие и делать небольшие шаги. Поэтому езда на велосипеде должна показаться пациентам пустяком.

«На самом деле, езда на велосипеде гораздо легче, чем ходьба, — объясняет Триоло. Не нужно думать о равновесии, нужно сосредоточиться лишь на движении вперед».

Cyborg Olympics
Источник: Швейцарская высшая техническая школа Цюриха / Алессандро Делла Белла (Alessandro Della Bella)

Для каждого пилота настраивается индивидуальная система ФЭС, которая помогает стимулировать отдельные мышцы во время хода педали. Пилотам необходимо управлять велосипедом, переключать скорости и отслеживать энергетические уровни, чтобы их ноги не устали слишком быстро.

«Наша цель — добиться естественной интеграции, чтобы участники могли тесно взаимодействовать с технологией,— объясняет Триоло . — А также необходимо обеспечить людям с парализованными конечностями эффективную тренировку».

А еще это отличное развлечение: по словам Триоло, люди настолько увлекаются ездой на велосипеде, что он не может их остановить. И, несмотря на то что поначалу Триоло по своим собственным словам, был скептически настроен по поводу Кибатлона, во время подготовки к соревнованиям он воодушевился и вдохновил свою исследовательскую группу.

Для шестой дисциплины Кибатлона потребуется меньше всего движения, но, несмотря на это, она может стать самой трудной. Во время гонки с использование человеко-машинного интерфейса полностью парализованные пилоты вследствие повреждения позвоночника, паралича или нейродегеративных заболеваний сразятся в специально разработанной компьютерной игре.

На голову каждого участника одевается шлем с электродами и проводами, который улавливает сигналы головного мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ) или спектроскопии в ближней инфракрасной области и передают их на компьютер. Пилоты будут управлять своими цифровыми аватарами только силой мысли. Эти аватары будут бегать и прыгать, проходя через виртуальные препятствия. Вспомогательные устройства на базе такого рода технологии нейропротезирования уже используются.

Ринер уже задумывается о добавлении новых дисциплин, включая творческие конкурсы (рисование, живопись, танцы, игра на музыкальных инструментах), для людей с сенсорной недостаточностью. А самое главное, Ринер надеется, что Кибатлон поможет устранить барьеры.

«Лучшим из всех возможных результатов стала бы возможность избавиться от предубеждений и изменить отношение к людям с ограниченными возможностями», — рассказывает Ринер.

Изображения для статьи предоставлены: Швейцарская высшая техническая школа Цюриха / Алессандро Делла Белла (Alessandro Della Bella).

Поделиться этой статьей

Другие темы

Здравоохранение Спорт Стиль жизни

Читать эту статью следующей

Read Full Story