ローラ・ペトリック、ロボティクス＆マシンラーニングの博士課程学生 – インタビュー・シリーズ

ローラは現在、パトリック・ピラースキー博士とマシュー・E・テイラー博士の指導の下で、計算機科学の博士課程を修めています。彼女は2019年にアルバータ大学で計算機科学の学士号を取得し、2022年にアルバータ大学で計算機科学の修士号を取得しました。彼女の研究分野には、強化学習、人間とロボットのインタラクション、生体機械工学、支援ロボティクスがあります。ピエール・レメリン博士との解剖学の研究からインスピレーションを得たローラの研究は、ロボット操作の制御方法を開発し、現実世界での機能性、使いやすさ、信頼性、安全性を高めることを目的としています。

私たちは、アルバータ州エドモントンで開催される毎年恒例の2023年Upper Bound AIカンファレンスでインタビューを行いました。このカンファレンスは、Amii(アルバータ州マシンインテリジェンス研究所)によって主催されています。

コンピューターサイエンスに最初に惹かれたのは何ですか？

大学に戻ったとき、最初は医者になりたかったんです。仕事とプライベートのバランスを大切にしているので、家族と一緒に多くの時間を過ごしたいと思っていました。人を助けたいと思っていたので、大学の1年目にコンピューターサイエンスの授業を受けたら、問題を解決するための素晴らしいツールであると感じて、問題解決に夢中になりました。支援技術の分野で問題解決を活用して人を助けられる場所で働きたいと思いました。

支援技術に情熱を傾けることにしたのはどうしてですか？

大学でロボティクスの授業を受けたことがあります。そこでは、メカトロニクスとロボティクスの基礎を学ぶためにLego Mindstormキットを使用しました。プログラムを書いてすぐに結果を見ることができたので、非常に楽しかったです。ロボティクスシステムと人を助けるという私の願望を組み合わせることができたので、支援技術に情熱を傾けることにしました。

メカトロニクスを私たちの読者に説明してください。

メカトロニクスとは、ロボティクスの分野で、ハードウェアシステムとそれを制御して環境に変化をもたらすことです。

その技術で取り組んださまざまなユースケースを教えてください。

現在、BLINC Lab(Bionic Limbs for Improved Natural Control)でパトリック・ピラースキーと一緒に仕事をしています。そこでの主なユースケースは、上肢プロステーシスです。マイオエレクトリック信号で制御できるスマートロボットデバイスがあります。ユーザーが望む動作をプロステーシス肢が行うように制御する方法を見つけることが主なユースケースです。

そのプロジェクトに取り組んでからどのくらいの期間になりますか？

私は1月に博士課程を開始しました。アルバータ大学のロボティクスとコンピュータビジョン研究グループで、ロボットアームの操作に取り組んでいました。プロステーシス分野に新しく参入しました。

現在の技術で懸念される安全性についてはどう思いますか？

これらのスマートプロステーシスデバイスでは、常に安全性を第一に考えています。デバイスは人間に装着されるため、人間が常に完全な制御権を持っている必要があります。デバイスは提案することはできますが、最終的な決定は常に人間が行う必要があります。したがって、デバイスを使用する個人の安全性について常に考える必要があります。

以前のインタビューで、パトリックは、通常、脳がデバイスに適応する必要があるが、この場合はデバイスがマシンラーニングを使用して脳に適応することを話していました。どう思いますか？

はい。継続的な学習システムを構築したいと思っています。ユーザーからの信号、つまり私たちの場合はEMG信号をマッピングする必要があります。表面EMGでは、個人の残存筋に電極を貼付けて、ロボットの動きを予測します。マシンラーニングを使用して、筋肉の活性化を認識します。デバイスとマシンラーニングコンポーネントが時間の経過とともに個人の変化に適応するようにしたいと思っています。

これらのデバイスが現実世界で使用されるまでにどのくらいの時間がかかるでしょうか？

博士課程の間に解決したいと思っています。上肢プロステーシスの制御問題を解決することが私の目標です。

支援ロボティクスの将来、10年間または20年間のビジョンを教えてください。

個人が日常生活でプロステーシス肢を使用できる世界を想像しています。使いやすく、直感的で、信頼性が高く、安全なものにしたいと思っています。

将来は、より小さい人にはより小さいプロステーシス肢が必要になるのでしょうか？

絶対にそう思います。プロステーシス肢は、個人の身体の一部であるべきです。したがって、個人の身体に合わせて、形状や制御システムをカスタマイズする必要があります。現在、アルバータ大学の解剖学部門でピエール・レメリン博士と一緒に仕事をしています。人間の解剖学を研究し、人間が物体を操作する方法を理解することで、プロステーシス肢の構造や制御システムを改善できるのではないかと思います。

プロステーシス肢のカスタマイズについてはどう思いますか？

はい。カスタマイズされた3Dプリンティング、カスタマイズされたフィット、カスタマイズされた制御システムが必要です。

ユーザーがこれらのシステムを使用する方法を学ぶのにどのくらいの時間がかかりますか？

より一般化されたマシンラーニングモデルをトレーニングし、5〜10分のトレーニングセッションで個別化できることを目標にしています。

これを達成したら、次に何に取り組みたいと思いますか？

私の研究の大きな部分は、アルバータ大学の解剖学部門と協力して、人間の上肢、特に腕と手の操作方法を理解することです。上肢プロステーシスに焦点を当てて、現実世界で使えるようにしたいと思っています。

上肢と下肢の違いは何ですか？

下肢の動きは繰り返しになるため、制御問題はより簡単です。上肢の場合は、3D空間で物体を操作する必要があり、自由度が多くなります。上肢プロステーシスでは、個人の身体に合わせてカスタマイズされた制御システムが必要です。

解剖学の研究からインスピレーションを得る方法を教えてください。

5年間、アルバータ大学の解剖学部門でピエール・レメリン博士と一緒に仕事をしています。人間の解剖学を研究し、人間が物体を操作する方法を理解することで、プロステーシス肢の構造や制御システムを改善できるのではないかと思います。プロステーシス肢の設計に小さな変更を加えることで、大きな機能の向上を実現できるのではないかと思います。

素晴らしいインタビューをありがとうございました。詳しく知りたい読者は、以下のリソースを訪問してください:

• パトリック・M・ピラースキー博士 – Unite.AIインタビュー
• BLINC Lab(Bionic Limbs for Improved Natural Control))
• Upper Bound AIカンファレンス。
• Amii(アルバータ州マシンインテリジェンス研究所)