Ce bras robotique est contrôlé par la pensée

Une équipe de chercheurs de la Carnegie Mellon University a mis au point un dispositif permettant de contrôler un bras robotique par la pensée et sans implant cérébral. Une percée scientifique dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur.

Exosquelettes, rétines artificielles, prothèses contrôlées par la pensée… Ces innovations technologiques ne sont plus de l’ordre de la science-fiction, mais inspirent des expériences scientifiques concrètes. Depuis 1998, et la première main bionique implantée sur un patient, les recherches s’orientent vers la conception de membres artificiels pilotés par l’esprit. L’implant cérébral permet déjà d’utiliser une prothèse robotique avec fluidité. Mais l’opération présente de nombreux inconvénients, en plus d’être réservée à quelques rares cas cliniques. Au prix d’une intervention lourde, onéreuse et surtout expérimentale sur le cerveau, le patient peut espérer diriger un bras artificiel.

L’autre option, moins radicale, consiste à porter un appareil externe de détection d’ondes cérébrales, mais dont le contrôle moins précis entraîne des mouvements saccadés. Dans une étude publiée le 19 juin 2019 dans la revue Science Robotics, des chercheurs de la Carnegie Mellon University affirment avoir réussi à concilier les qualités des deux techniques. Ils dévoilent un dispositif externe qui permet de contrôler un bras robotique avec la même précision qu’un implant cérébral.

Des gestes fluides

Les scientifiques ont combiné des techniques de détection d’ondes et de machine learning pour créer une interface cerveau-ordinateur (abrégé IND, pour Interface Neuronale Directe) capable de capter et transmettre les signaux d’ondes cérébrales profondes. Jusqu’alors, les IND dite « non-invasives » utilisaient des capteurs moins performants. Les signaux reçus se révélaient parasités par d’autres sources électromagnétiques et entrainaient une latence entre la pensée et l’action du bras.

La technologie a été testée sur 68 sujets humains valides, lors d’une dizaine de sessions par patient. Les chercheurs ont demandé aux volontaires de porter un casque muni de capteurs à ondes cérébrales, puis de diriger le bras robotique de manière à pointer une cible mobile sur un écran. Les participants ont tous été capables de suivre la cible en continu et en temps réel. L’utilisation du machine learning a permis d’augmenter de 60 % les capacités de l’IND pour les tâches les plus basiques, et d’améliorer le suivi continu d’une cible de plus de 500 %.

Une technologie accessible à tous

Les interfaces neuronales directes ont ouvert la voie à de nouvelles techniques pour améliorer la vie des personnes atteintes de troubles neurologiques ou d’handicaps physiques. La technologie peut offrir davantage d’autonomie à des patients amputés ou souffrant de lésions de la moelle épinière et de sclérose en plaque. Ces technologies permettent un « contrôle mental » de périphériques externes comme une prothèse, mais concernent également les ordinateurs.

Dans Star Wars, le héros Luke voit sa main remplacée par une prothèse robotique très réaliste.

L’équipe souhaite désormais orienter ses recherches vers un système de contrôle par la pensée des appareils numériques, et ainsi rendre leur technologie accessible aux personnes valides. « Malgré les difficultés techniques liées à l’utilisation des interfaces non invasives, nous nous engageons formellement à rendre accessible cette technologie sûre et économique aux personnes qui peuvent en bénéficier », a déclaré dans un communiqué de presse Bin He, professeur en biotechnologie et membre de l’étude. « Ces travaux représentent une étape importante dans les interfaces cerveau-ordinateur. Ces avancées pourraient un jour permettre la mise en place de technologies d’assistance par la pensée. Une assistance pour tous et conçue pour de nombreux supports, comme les smartphones. »

 

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