Uma das vantagens das próteses robóticas é a possibilidade de desenvolvimento de peças personalizadas. Agora, pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte, da Universidade da Carolina do Norte e da Universidade Estadual do Arizona, todas nos Estados Unidos, desenvolveram um sistema de inteligência artificial que, além de deixar a peça customizada, permite que as etapas de personalização sejam feitas em pouco tempo. O programa ajusta um joelho protético às particularidades do usuário em cerca de 10 minutos. Hoje, esse processo pode durar até 12 horas.

Ao começar a usar uma prótese de joelho moderna, o paciente precisa de acompanhamento de um especialista. Isso porque a tecnologia não vem com parâmetros de funcionamento para que a peça se adapte sozinha ao peso, à altura e à estatura de um indivíduo. São necessários testes, caminhadas e avaliações sobre pontos de incômodo até que a adaptação, de fato, aconteça. Para agilizar o processo, os pesquisadores estadunidenses apostaram na aprendizagem por reforço, uma área da inteligência artificial que identifica formas de um agente maximizar, a longo prazo, sua ação em um ambiente específico.

Helen Huang, coautora da pesquisa, explica que, primeiro, o paciente recebe uma prótese de joelho com um conjunto de parâmetros selecionados aleatoriamente. “Os dados do dispositivo e a marcha do usuário são coletados por meio de um conjunto de sensores da prótese”, explica, em comunicado. Imediatamente, o modelo de computador adapta 12 parâmetros no dispositivo e compara a marcha do paciente com o perfil de uma marcha normal. “O modelo pode determinar quais parâmetros melhoram o desempenho e quais configurações prejudicam a caminhada. Usando aprendizado por reforço, rapidamente identifica o conjunto de parâmetros que permite ao paciente andar normalmente”, detalha a cientista.

Testes
Huang e sua equipe aplicaram o sistema em dois voluntários. Cada um deles visitou o laboratório da pesquisa por pelo menos cinco treinamentos, com duas horas de duração cada, para, usando o joelho protético, caminhar em uma esteira a uma velocidade de 0,6 m/s. Ao fim dos testes, os pesquisadores verificaram que o programa de inteligência artificial foi capaz de, em 10 minutos, ajustar todos os parâmetros da peça robótica.

Embora o trabalho tenha sido feito em um ambiente clínico controlado, o objetivo da equipe é desenvolver uma versão sem fio do sistema. Isso permitiria que os usuários continuassem tendo os parâmetros da prótese ajustados enquanto se locomovem em ambientes do mundo real. “Esse trabalho foi feito para cenários em que um paciente está andando em uma superfície plana, mas, em princípio, também podemos desenvolver controladores de aprendizado de reforço para situações envolvendo escadas ascendentes ou descendentes”, ressalta Jennie Si, também coautora do estudo.

Segundo Helen Huang, outra intenção é deixar o processo de personalização ainda mais eficiente. “Achamos, por exemplo, que poderemos melhorar o processo identificando combinações de parâmetros com maior ou menor probabilidade de sucesso e treinando o modelo para enfocar primeiro as configurações de parâmetros mais promissoras”, diz. Os detalhes dos resultados atingidos foram publicados recentemente na revista IEEE Transactions on Cybernetics.

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Quantidade de parâmetros que são considerados pelo sistema de inteligência

Fonte: Correio Braziliense