精確的速度讓人工智慧義肢感覺就像你自己的手臂一樣

結果顯示出清晰的模式。當義肢移動太快或太慢時，參與者會感覺與它的聯繫較少，並認為它不太可用。然而，當手臂以類似於正常人類觸及範圍的中等速度移動，並且需要大約一秒鐘才能完成移動時，參與者報告了最強烈的感覺，即手臂感覺像是他們身體的一部分。

從使用者控制的義肢到自主人工智慧

對於失去手或手臂的人來說，義肢是日常生活的重要工具。該領域的許多研究都集中在幫助設備準確地響應用戶意圖。這通常涉及檢測肌電圖 (EMG) 和腦電圖 (EEG) 等重要訊號並將其轉換為運動。

同時，機器學習和人工智慧的快速發展將使未來的義肢能夠在某些情況下自行移動來幫助使用者。這些自主或半自主系統可以預測需求並自動提供支援。然而，當肢體開始獨立移動時，它會感到「不安」或「不是我身體的一部分」。這種反應對廣泛採用來說是一個重大挑戰。

虛擬實境研究測試速度與體現

先前的研究表明，當人們了解自主運動背後的目的時，他們會對自主運動感到更舒適。基於這個想法，Haren Manjaya Haburachi 和他的同事（Haburachi 在研究時是博士生，現在是高知工業大學資訊學院的助理教授）探索了運動速度是否在接受度中發揮作用。

在虛擬實境環境中，參與者看到一個左前臂被義肢取代的化身。他們被要求完成一項到達任務，同時虛擬義肢自行向目標移動。研究人員調整了六種不同速度（125 毫秒到 4 秒）的每次運動的持續時間。每次試驗後，參與者都會使用標準化量表（RoSAS：能力、溫暖、不適）來評估他們對手臂的感覺、控製程度、可用性 (SUS) 以及對機器人的印象。

第二個甜蜜點

結果是一致且令人驚奇的：

• 在中等速度（運動持續時間 1 秒）下，身體所有權、代理感和易用性的評分最高。
• 在較快（125 毫秒）和較慢（4 秒）條件下，這些額定值顯著下降。
• 參與者認為手臂在中等至稍高的速度下效率最高，而不適感在最快的情況下達到高峰。顯然，感知到的溫暖並不取決於速度。

簡而言之，僅僅讓義肢變得更快並不能讓它變得更好。匹配人類自然運動的時間似乎更重要，可以幫助使用者感覺設備真正屬於他們。

像機器人一樣的人體放大設計

這些想法表明，未來的人工智慧義肢應該優先考慮與人類相容的時間，而不僅僅是速度。設計者可能需要調整運動模式以配合大腦對自然肢體的期望。

其影響超出了人造武器的範圍。作為身體延伸的其他技術，包括機器人附屬物、外骨骼和穿戴式機器人，也可以從反映人類自然節律的運動中受益。

研究人員還計劃探索長期使用如何影響認知。人們常常開始體驗經常使用的工具，就好像它們是他們身體的一部分。隨著日常的持續使用，即使是快速且功能強大的機器人肢體也可能開始感覺更加“自然”，更容易操作，並且更加充實。

虛擬實境在這項研究中扮演著重要角色。它使科學家能夠在安全、受控的環境中測試新興的義肢技術和控制系統，然後再廣泛使用。這種方法可以在開發的早期階段評估心理反應、使用者接受度和設計考慮因素。

這項研究得到了 JSPS KAKENHI (JP22KK0158)、村田科學教育基金會、JST (JPMJFS121) 和 MEXT (202334Z302) 的支持。