Xiangyi Cheng が教室や病院に AR を導入

Cheng の研究は、ロボット工学、インテリジェント システム、ヒューマン マシン インタラクション、人工知能に及びます。これは、患者固有の手術計画、つまり各個人の解剖学的構造と臨床上のニーズに合わせて治療をカスタマイズするアプローチに応用されています。

彼女の研究では、リハビリテーションや拡張現実を強化した工学教育用のウェアラブルも対象としています。

彼女のキャリアの根底にあるのは、批判的思考に基づく健全な判断です。彼女は生徒たちに、AI から与えられた答えを、主題に関する自分自身の基本的な理解と照らし合わせずに受け入れようとする誘惑を避けるよう促しています。

「AI はアイデアを与えてくれますが、AI が思考を導くものであってはなりません。」とチェン氏は言います。

不確実性、規律の変更、苦労して獲得した自信を通じて磨かれたその原則により、チェン氏は応用インテリジェント システムの新たな発言者となり、AI が飽和した世界に向けて学生を準備させる思慮深い教育者となった。

西安から北京へ: 数学に惹かれた心

中国の西安で生まれたチェンさんは、両親の異なるキャリアによって形成された家庭で育ちました。彼女の父親は鉱山技師で、母親は高校で中国語と文学を教えていました。

「論理的思考と文学的思考の対比は、私が自分自身を早くから理解するのに役立ちました」とチェンは言います。 「数学が好きだったので、STEM は私にとって自然なものだと感じました。」

数人の教師が彼女の傾向を強めたと彼女は言う。特に数学教師は、不正行為や課題の未履行による拘留などの罰よりも、冷静で公正なアプローチを重視し、推論を重視したという。

「それは正しさの問題ではありませんでした」とチェンは言う。 「それは明確に考えることでした。」

彼女は、中国鉱業大学に通うために 2011 年に北京に移り、そこで機械工学を学びました。 2015 年に学士号を取得して卒業した後、彼女はこの分野でどこに進むべきか確信が持てませんでした。

IEEE 論文が彼女の軌道を変えた

2015 年後半、彼女はクリーブランドのケース ウェスタン リザーブ大学で学ぶために米国に旅行しました。

彼女は当初、この動きを長期的な取り組みではなく、模索的なものと考えていた。

「博士号のことは考えていませんでした」と彼女は言う。 「研究が自分に向いているのかさえわかりませんでした。」

2017 年にチェン氏が「IntuBot: ロボット挿管装置の設計とプロトタイピング」に関する論文を IEEE ロボティクスとオートメーションに関する国際会議 (ICRA) に提出し、受理されたとき、その不確実性は変わりました。

「AI はより多くの可能性を与えてくれますが、考えることは依然として私たちの責任です。」

挿管は、患者の呼吸を助けるために、通常は口から気管内チューブを患者の気道に挿入する手順です。チューブを正しく配置するのは簡単ではなく、通常は素早く行う必要があるため、訓練が必要です。そのため、ロボットまたは挿管補助システムの研究では、速度、精度、安全性の向上に重点が置かれています。

彼女は 2018 年に ICRA で研究結果を発表し、世界的な研究コミュニティに早くから触れることができました。

「その受け入れが私に自信を与えてくれました」と彼女は振り返る。 「この分野で貢献できることがわかりました。」

Case Western のアドバイザーは、彼女に機械工学の修士課程から博士課程に切り替えるよう勧めました。追跡。 2019年に顧問がカレッジステーションにあるテキサスA&M大学に異動したとき、チェン氏は転校を決意した。彼女は博士号を取得しました。 2022年にテキサスA&Mで機械工学の博士号を取得。

彼女はケース・ウェスタンで学位を取得したわけではありませんが、そこでの経験が自分の専門的な方向性を明確にするのに役立ったと信じています。

博士号を取得して卒業して間もなく、チェンはエイダにあるオハイオ ノーザン大学で機械工学の助教授として採用されました。彼女は 2024 年に中退し、ロヨラ メリーマウント大学の助教授になりました。

身体と教室のためのエンジニアリング

チェン氏の研究は、特にヘルスケアにおける人間中心のエンジニアリングに焦点を当てています。彼女の主なプロジェクトの 1 つは、出生時に新生児の指が癒合している先天性疾患である合指症に取り組んでいます。外科医は、矯正手術のために体の別の部分から採取する皮膚移植片のサイズと形状を経験に基づいて推定します。

彼女は、患者の手をスキャンし、解剖学的ランドマークを抽出し、有限要素解析 (現実世界の条件下で物理的物体がどのように動作するかを予測するコンピューターベースの方法) を使用して、最適な移植片のサイズと形状を決定するテクノロジーを開発しています。

Xiangyi Cheng は、医療と教育に応用できる人間中心のインテリジェント システムを設計します。チェン・シャンイー

「手は人それぞれ違います」とチェン氏は言います。 「したがって、手術は個別化されるべきです。」

別のプロジェクトは、手のリハビリテーションを支援するスマート グローブの開発に焦点を当てており、罹患していない手と負傷した手を組み合わせて、人の自然な動きが治療の指針となるようにしています。

彼女はまた、従来の学習ツールでは伝えるのが難しい 3 次元の概念を学生が理解できるよう、没入型の視覚化ツールと AI ツールを使用して、工学教育における拡張現実を探求しています。このような視覚化により、学生はデジタル世界を平面上で見るのではなく、その中にいるかのように見て操作できるようになります。

AI 主導の世界でバランスを教える

AI 対応システムの最前線で働いているにもかかわらず、Cheng 氏は生徒たちに、テクノロジーに過度に依存しないよう、テクノロジーの使用には慎重になるよう警告しています。

「AI は必ずしも正しく、完璧であるとは限りません」と彼女は言います。 「提供される答えが正しいかどうかを判断できる必要があります。」

AI がエンジニアリングを再構築し続ける中、チェン氏はシンプルな原則に基づいている、「私たちはこれらのツールを使用すべきです。しかし、それらが私たちの判断の代わりになることを決して許すべきではありません。AI はより多くの可能性を与えてくれますが、考えることは依然として私たちの責任です。」と彼女は言います。

チェンさんは研究室や教室で、独立した思考、批判的な評価、粘り強さを優先します。研究生の多くは学部生であり、事前に計画を立て、アイデアをテストし、失敗から学ぶなど、自分の仕事に主体性を持つよう学生に奨励しています。

「成功する生徒は簡単には諦めません」と彼女は言います。

彼女が最もやりがいを感じているのは、生徒たちが成長していく姿を見ることだと彼女は言います。控えめな 1 年生が、複雑な仕事を発表し、要求の厳しいプロジェクトを管理できる自信に満ちた上級生になることがよくあります。

「その変化を目の当たりにすることが、私が教える理由なのです」と彼女は言います。

エンジニアリングを検討している学生に対して、チェン氏は「数学に重点を置きましょう。エンジニアリングは実践的に見えますが、数学はすべての基礎です。」と率直なアドバイスを与えています。

練習と粘り強さによって、学生は成功し、その分野での意味を見つけることができると彼女は言います。

IEEE が重要であり続ける理由

Cheng 氏は 2017 年に IEEE に参加し、その年に初めて論文を ICRA に提出しました。この組織は依然として彼女の専門能力開発の中心であり続けている、と彼女は言います。

彼女は、IEEE ジャーナルや会議の査読者を務めています。 ロボティクスとオートメーションの手紙、 医療用ロボットおよびバイオニクスに関する取引、 ロボット工学に関する取引、知能ロボットとシステムに関する国際会議、および ICRA。

IEEE の学際的な範囲は彼女の仕事と自然に一致していると彼女は言い、同組織は「境界を越えた研究を真に歓迎する数少ない場所の 1 つ」であると付け加えた。

もっと個人的に言えば、IEEE は彼女が当初想像していなかった未来を見るのに役立ちました。

「あの最初の会議がターニングポイントでした」と彼女は言う。 「それは私が自分の居場所であることを認識するのに役立ちました。」