Siber protez teknolojisi insanları nasıl daha gelişmiş hale getiriyor?

Engelli kişilerin en son teknolojileri kullanarak bir zamanlar imkansız olan gündelik hayattaki işlerini yapabildikleri CYBATHLON 2020, uluslararası bir yarışmadan çok daha fazlası. ETH Zürih’teki (Zürih İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü) organizatörler, bu etkinliği engelli insanların günlük yaşamlarını kolaylaştıran ve destekleyen yardımcı teknolojilerin geliştirilmesine yönelik bir platform olarak tasarladı.

Bu yılki etkinlik Kasım ortasında gerçekleşti. Kaspersky de Rusya Takımı’nın ortağı olarak oradaydı.

CYBATHLON nedir?

CYBATHLON; Güçlendirilmiş Kol Protezi (ARM), Güçlendirilmiş Bacak Protezi (LEG), Güçlendirilmiş Dış İskelet (EXO), Elektrikli Tekerlekli Sandalye (WHL), Fonksiyonel Elektriksel Stimülasyon (FES) bisikleti ve Beyin-Bilgisayar Arayüzü (BCI) olmak üzere altı farklı disiplinde yarışlar içeriyor.

Katılımcılar yalnızca altın madalya için yarışmakla kalmıyor, aynı zamanda en yeni yardımcı cihazların becerilerini de sergiliyorlar. Örneğin, son teknoloji ürünü kol protezlerini kullanarak ampul takabiliyor, bir kutunun içinde ne olduğunu hissedebiliyor veya son teknoloji ürünü tekerlekli sandalyelerle merdivenleri tırmanabiliyorlar. Dahası, aynı zamanda hem sporcular için bir yarışma hem de teknolojileri yaratan takımların başarılarını sergileyen bu etkinlik, geliştiricileri ürünlerini daha da geliştirme konusunda motive ediyor.

Bu yazıda geçmişteki, günümüzdeki ve gelecekteki teknolojilerden bahsedeceğiz.

Bronzdan yapılmış bacaklardan nöro arayüzlere sahip siber uzuvlara

Protezlerin kullanımı çok eskilere dayanıyor. Yapay bir uzva dair bilinen ilk referans, MÖ iki bin yıl öncesine dayanan eski bir Hint Sanskrit ilahileri koleksiyonu olan Rigveda‘da geçiyor. Koleksiyonda, tanrıların bir savaşta bacağını kaybeden efsanevi savaşçı Vishpala‘ya demirden bir bacak verdiğinden bahsediliyor. Arkeolojik protezler işte bu kadar eskiye dayanıyor: Örneğin Mısır’da yaklaşık 3.000 yıllık bir tahta ayak parmağı keşfedildi; İtalya’nın Capua kentinde bulunan bronz bacak ise yaklaşık 2.300 yaşında.

Yapay uzuvlar, antik kökenlerini koruyarak bin yıl boyunca neredeyse hiç değişmeden kaldı. Daha sonra, 16. yy’da bilim insanları, kullanıcıların başka bir uzvu kullanarak veya yakındaki kasları kasarak kontrol edebilecekleri menteşeli eklemlere sahip ilk mekanik protezi yarattı.

II.Dünya Savaşı sonrası dönemde biyoelektrik olarak tanımlanan (miyoelektrik veya biyonik olarak da adlandırılan) başka bir protez türü daha ortaya çıktı. Biyoelektrik protezler, uzvun kalan kısmındaki kas aktivitesini elektrik sinyallerine dönüştürerek cihazın hareket etmesini sağlıyordu.

Günümüzde, yirmi birinci yüzyılda ise bilim insanları bir sonraki büyük adımı atmaya hazırlanıyor; kullanıcıların yalnızca belirli hareketleri gerçekleştirmesini değil, aynı zamanda nesneleri dokunarak tanımasını sağlayan nörobiyonik protezleri geliştiriyorlar. Teknoloji hala çok yeni; dokunma hissini tam anlamıyla yeniden yaratana dek katetmesi gereken uzun bir yolu var, ancak süreç başarılı şekilde ilerliyor.

Günümüzde protezler

Yeni teknolojiler var olanların yerini almıyor, onları tamamlıyor; bazıları tamamen kozmetik amaçlı olanlar da dahil olmak üzere çeşitli protez cihazlar halihazırda kullanımda. Her türün kendine has bir uygulama alanı var.

Mekanik protezler, biyonik protezlere göre daha ucuz, daha kolay idare edilebiliyor ve daha dayanıklı. Örneğin ağırlık kaldırma, suda yapılan faaliyetler ve güç kaynağı bulunamayan zamanlar için daha uygunlar. Biyonik ve nörobiyonik protezler ise hem daha rahat hem de daha geniş bir hareket aralığı sağlıyor (örneğin, siber bacaklar kullanıcıların dengesini korumasına, merdivenleri inip çıkmasına, geri geri yürümesine ve hatta koşmasına yardımcı oluyor).

Protez alanında uzmanlaşma

Belirli koşullarda veya belirli bir işte kullanıma yönelik son derece spesifik protezler de mevcut. Örneğin, artık su aktiviteleri, basketbol, koşu ve diğer sporlar için ticari olarak satılan yapay uzuvlar bulabilirsiniz.

3D yazıcıların daha kolay ulaşılabilir olması, yapay uzuvları her zamankinden daha ucuz ve daha fazla özelleştirilebilir hale getirerek gelişimlerine katkıda bulundu. Bazı durumlarda, insanlar bir modeli çevrimiçi olarak indirebiliyor ve yazdırmadan önce ihtiyaçlarına göre uyarlayabiliyor.

Protez cihazlar

Sibernetik uzuvların dijital teknolojilerle birleştirilmesi de modern trendlerden biri. Örneğin, Rus üretici Motorica bu yıl protez bir kola bir Galaxy Watch yerleştirdi. Kullanıcı bununla aktivitelerini izleyebiliyor ve el ya da parmak kavrama seviyesi gibi kol ayarlarını kontrol edebiliyor.

Arazi tipi tekerlekli sandalyeler

Geçmişi M.Ö. 6. yy’a dek uzanan tekerlekli sandalyeler, bin yıldan uzun süredir insanlara yardımcı oluyor. 17. yüzyılın ortalarına kadar tam anlamıyla altına tekerlek takılmış sandalyeler olan tekerlekli sandalyeleri bir hizmetçinin veya asistanın yönlendirmesi gerekiyordu.

İlk manuel tekerlekli sandalye 1655’te ortaya çıktı; ilk katlanır model ise yirminci yüzyılın başlarında ABD’de geliştirildi.

Günümüzde geleneksel türde tekerlekli sandalyelere ek olarak, elektrik motorlu tekerlekli sandalyeler, merdiven çıkmayı ve inmeyi sağlayan palet zincirleri, hatta kollarını hareket ettiremeyen insanlar için nöro arayüzlere sahip modeller bile var.

Elektrostimülasyon ve dış iskeletler

Bilim insanları, felçli kişilerin ayakları üzerinde durmalarını sağlayan cihazlar da geliştiriyorlar. (Bu arada, Antik Mısırlılar elektrostimülasyonu bir tedavi aracı olarak kullanıyordu! O zamanlar, elektrik ışınlarından güç alıyorlardı. Daha sonra elektrostimülasyon cihazları yerine elektrik üreten deniz canlılarını kullanmaya başladılar.) Yazının başında bahsi geçen Fonksiyonel Elektriksel Stimülasyon bisiklet yarışında, yarışmacıların kaslarına uygulanan akımlar kasların kasılmasına ve pedal çevirme hareketine neden oluyor.

Bir diğer rehabilite edici teknoloji olan dış iskeletin ilk prototipi ise 1890’da ortaya çıktı. Giyen kişinin yine de çaba sarf etmesi gerekse de giysi, sıkıştırılmış gaz yardımıyla yürümeyi, koşmayı ve zıplamayı çok daha kolay hale getiriyordu. 1917’de bir buharlı dış iskeletin patenti alındı; yirminci yüzyılın ikinci yarısında ise elektrikli, pnömatik ve hidrolik modelleri görmeye başladık.

Modern dış iskeletler öncekilerden daha hafif, kullanımları çok daha kolay ve bağımsız hareket edebilme yetisini geri kazanma açısından daha geniş bir kapsam sunuyorlar. Bazıları rehabilitasyon tedavisi ile ilgili verileri depolamak ve işlemek için buluta bağlanabiliyor. En yeni modellerden bazıları ise beyin uyarılarıyla yönlendirilebiliyor.

Nöro arayüzler

Düşünce kontrollü cihazların arkasındaki fütüristik teknolojiye beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) deniyor. Bu tür sistemler ilk olarak 1970’lerde ortaya çıktı; şimdi ise daha büyük gelişmeler kaydediyorlar.

BCI sensörleri doğrudan beyin korteksine implant olarak yerleştirilebiliyor, kafatasının içine yerleştirilebiliyor veya dışarıdan takılabiliyorlar. İlk yöntem başlangıçta en iyi sinyal kalitesini sağlasa da vücut implantı reddederse sinyal azalabiliyor. Günümüzde en yaygın BCI’lar noninvazivdir ve ameliyat gerektirmez.

Elektroensefalografi, beyin aktivitesini okumak için kullanılan en yaygın teknolojidir. Bununla birlikte, başka “zihin okuma” yöntemleri de var. Örneğin, 1980’lerde araştırmacılar bir robotu kontrol etmek için göz hareketlerini kullanmayı denediler. Ardından, 2016’da bilim insanları, göz bebeklerinin boyutunu okuyabilen bir BCI geliştirdi.

Nöro arabirimlerin uygulama kapsamları oldukça geniş. Örneğin, bilim insanları BCI’ın yeni çıktığı zamanlarda, edinilmiş görme kaybını tedavi etmek için beyin implantları kullanıyorlardı. Yukarıda bahsettiğimiz gibi, bazı yeni tekerlekli sandalyelerde ve dış iskeletlerde de nöro arayüz kontrolleri kullanılıyor. CYBATHLON 2020 yarışmacılarına gelirsek, onlar da oyun avatarlarını düşünce gücüyle hareket ettirdikleri bir tür bilgisayar oyunu olan Beyin-Bilgisayar Arayüzü yarışına katıldılar.

Ufukta neler var?

Günümüzde yardımcı teknolojiler hızla ilerliyor. Karşılaşacağımız mucizelerle ilgili ancak tahmin yürütebiliriz. Bu alandaki gelişmelerin öncülerininse bu konuda daha net bazı fikirleri var.

Örneğin, nöro arayüz uzmanı Neurobotics çalışanları, mevcut gelişmelerin öncelikle engelli kişilerin BCI kontrollü tekerlekli sandalyeler ve akıllı evler aracılığıyla günlük işleri yönetmelerine yardımcı olmayı amaçladığını belirtiyor.

Bununla birlikte, teknolojinin ticari olarak uygulanabilir hale gelmeden önce katetmesi gereken uzun bir yol var. Neurobotics’in de kabul ettiği üzere “zihin okuma”; klavye, fare veya joystick komutlarıyla girdi almaktan çok daha az doğruluğa sahip. Şirket, insanların en bilinen arayüzler için etkili bir ikame olarak BCI’ı kullanmaya en erken 100-200 yıl içinde başlayabileceğini belirtiyor.

Neuralink adlı kendi BCI implant projesi üzerinde çalışan Elon Musk ise alışıldık biçimde daha kısa bir piyasaya sürülme süresi öngörüyor. Bununla birlikte, bunun ne zaman olacağı veya cihazın başarılı olup olmayacağı net değil; implantasyon büyük ve herkesin atmaya istekli olmadığı bir adım.

Tek cesur vizyoner Elon Musk değil. Daha fazla bilim kurgu öngörüsü istiyorsanız, kullanıcıların yepyeni duyu organlarından kendinizi tamamen yenileyebileceğiniz bir “vücut atölyesine” kadar çeşitli fikirlerini paylaşmasına olanak tanıyan Earth 2050 projemize göz atın.

Geleceği yakalayın

Gelecek ne getirirse getirsin, o geleceği tam şu anda, burada, hep birlikte yarattığımızı unutmamalıyız. Bu nedenle, Kaspersky olarak, bu dünyayı daha iyi bir yer haline getirmeyi amaçlayan yardımcı teknolojilerin ve diğer girişimlerin geliştiricilerini tüm gücümüzle destekliyoruz. CYBATHLON’un organizatörleri gibi onlar da herkes için daha parlak bir gelecek inşa etmeye çalışıyorlar.