جهاز جديد يكتشف إيماءة اليد التي تريد القيام بها
جهاز جديد يكتشف إيماءة اليد التي تريد القيام بها
تخيل أنك تكتب على جهاز كمبيوتر بدون لوحة مفاتيح، أو تلعب لعبة فيديو بدون وحدة تحكم أو تقود سيارة بدون عجلة.
هذا أحد أهداف جهاز جديد طوره مهندسون في جامعة كاليفورنيا بيركلي، يمكنه التعرف على إيماءات اليد بناءً على الإشارات الكهربائية المكتشفة في الساعد.
يمكن للنظام الذي يجمع بين أجهزة الاستشعار الحيوية القابلة للارتداء والذكاء الاصطناعي (AI)، أن يستخدم يومًا ما للتحكم في الأطراف الصناعية أو للتفاعل مع أي نوع من الأجهزة الإلكترونية تقريبًا.
قال علي معين
محتويات المقالة :
الذي ساعد في تصميم الجهاز كطالب دكتوراه في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر بجامعة كاليفورنيا في بيركلي. “قراءة إيماءات اليد هي إحدى طرق تحسين التفاعل بين الإنسان والحاسوب. وفي حين أن هناك طرقًا أخرى للقيام بذلك، على سبيل المثال، باستخدام الكاميرات ورؤية الكمبيوتر، يعد هذا حلاً جيدًا يحافظ أيضًا على خصوصية الفرد.”
معين هو أول مؤلف مشارك لورقة بحثية جديدة تصف الجهاز، والتي ظهرت على الإنترنت في 21 ديسمبر في مجلة Nature Electronics.
لإنشاء نظام التعرف على إيماءات اليد
تعاون الفريق مع آنا آرياس، أستاذة الهندسة الكهربائية في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، لتصميم شريط ذراع مرن يمكنه قراءة الإشارات الكهربائية في 64 نقطة مختلفة على الساعد.
يتم بعد ذلك إدخال الإشارات الكهربائية في شريحة كهربائية مبرمجة بخوارزمية ذكاء اصطناعي قادرة على ربط أنماط الإشارة هذه في الساعد بإيماءات محددة لليد.
21 إيماءة فردية لليد
نجح الفريق في تعليم الخوارزمية للتعرف على 21 إيماءة فردية لليد، بما في ذلك الإبهام والقبضة واليد المسطحة ورفع الأصابع الفردية وعدّ الأرقام. قال معين: “عندما تريد أن تنقبض عضلات يدك، يرسل دماغك إشارات كهربائية من خلال الخلايا العصبية في رقبتك وكتفيك إلى ألياف العضلات في ذراعيك ويديك”.
“بشكل أساسي، ما تستشعره الأقطاب الكهربائية في الكفة هو هذا المجال الكهربائي. إنه ليس بهذه الدقة، بمعنى أننا لا نستطيع تحديد الألياف الدقيقة التي تم تشغيلها، ولكن مع الكثافة العالية للأقطاب الكهربائية، لا يزال بإمكانها تعلم التعرف على أنماط معينة.”
مثل برامج الذكاء الاصطناعي الأخرى، يجب على الخوارزمية أولاً أن “تتعلم” كيف تتوافق الإشارات الكهربائية في الذراع مع إيماءات اليد الفردية. للقيام بذلك، يجب على كل مستخدم ارتداء السوار أثناء عمل إيماءات اليد واحدة تلو الأخرى.
خوارزمية الحوسبة فائقة الأبعاد
ومع ذلك، يستخدم الجهاز الجديد نوعًا من الذكاء الاصطناعي المتقدم يسمى خوارزمية الحوسبة فائقة الأبعاد، والتي يمكنها تحديث نفسها بمعلومات جديدة. على سبيل المثال، إذا تغيرت الإشارات الكهربائية المرتبطة بإيماءة يد معينة بسبب تعرق ذراع المستخدم، أو رفع ذراعه فوق رأسه، فيمكن للخوارزمية دمج هذه المعلومات الجديدة في نموذجها.
قال معين: “في التعرف على الإيماءات، ستتغير إشاراتك بمرور الوقت ، ويمكن أن يؤثر ذلك على أداء نموذجك”. “لقد تمكنا من تحسين دقة التصنيف بشكل كبير من خلال تحديث النموذج على الجهاز.”
ميزة أخرى للجهاز الجديد هي أن جميع الحوسبة تحدث محليًا على الشريحة: لا يتم نقل أي بيانات شخصية إلى جهاز كمبيوتر أو جهاز قريب. لا يؤدي هذا إلى تسريع وقت الحوسبة فحسب ، بل يضمن أيضًا أن تظل البيانات البيولوجية الشخصية خاصة.
قال جان راباي
الأستاذ المتميز في الهندسة الكهربائية في جامعة كاليفورنيا: “عندما تنشئ أمازون أو أبل خوارزمياتهم، فإنهم يقومون بتشغيل مجموعة من البرامج في السحابة التي تنشئ النموذج، ثم يتم تنزيل النموذج على جهازك”.
بيركلي وكبير مؤلفي الورقة. “المشكلة هي أنك إذن عالق بهذا النموذج بعينه. في نهجنا ، قمنا بتنفيذ عملية حيث يتم التعلم على الجهاز نفسه. وهي سريعة للغاية: ما عليك سوى القيام بذلك مرة واحدة ، يبدأ في أداء المهمة. ولكن إذا قمت بذلك مرات أكثر ، يمكن أن تتحسن. لذا، فهو يتعلم باستمرار، وهو كيف يقوم البشر بذلك “.
في حين أن الجهاز ليس جاهزًا ليكون منتجًا تجاريًا بعد ، قال الربيعي إنه من المحتمل أن يصل إلى هناك مع بعض التعديلات.
وقال الربيعي: “معظم هذه التقنيات موجودة بالفعل في أماكن أخرى ، ولكن ما يميز هذا الجهاز هو أنه يدمج الاستشعار الحيوي ومعالجة الإشارات وتفسيرها والذكاء الاصطناعي في نظام واحد صغير ومرن نسبيًا وميزانية منخفضة الطاقة”.
يمكن قراءة المزيد من الابتكارات والاختراعات المختلفة من خلال الضغط هنا
للاطلاع على المزيد من المواضيع وأبرز المقالات عبر موقع سجلات الأردن اضغط هنا
