الأجهزة العصبية الاصطناعية: هل يمكن للروبوتات أن تشعر أخيرًا؟

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 24 نوفمبر، 2023

ملخص البصيرة

تعمل الأنظمة العصبية الاصطناعية، المستوحاة من علم الأحياء البشري، على إحداث تحول في التفاعل بين الروبوتات والعالم الحسي. بدءًا من دراسة مؤثرة أجريت عام 2018 حيث يمكن لدائرة عصبية حسية تمييز طريقة برايل، وصولاً إلى إنشاء جامعة سنغافورة عام 2019 لجلد اصطناعي يتجاوز ردود الفعل اللمسية البشرية، تتقدم هذه الأنظمة بسرعة. وأظهرت الأبحاث الكورية الجنوبية في عام 2021 أيضًا نظامًا سريع الاستجابة للضوء يتحكم في الحركة الآلية. وتَعِد هذه التقنيات بتعزيز الحواس الاصطناعية، والروبوتات الشبيهة بالبشر، وتحسين إعادة تأهيل الإعاقات العصبية، والتدريب الآلي على اللمس، بل وحتى ردود الفعل البشرية المعززة، مما قد يحدث ثورة في المجالات الطبية والعسكرية واستكشاف الفضاء.

سياق الجهاز العصبي الاصطناعي

كانت إحدى الدراسات الأولى على الأجهزة العصبية الاصطناعية في عام 2018، عندما تمكن باحثون من جامعة ستانفورد وجامعة سيول الوطنية من إنشاء نظام عصبي يمكنه التعرف على أبجدية برايل. تم تمكين هذا العمل الفذ من خلال دائرة عصبية حسية يمكن وضعها في غطاء يشبه الجلد للأجهزة التعويضية والروبوتات الناعمة. تتكون هذه الدائرة من ثلاثة مكونات، الأول هو مستشعر اللمس الذي يمكنه اكتشاف نقاط الضغط الصغيرة. أما المكون الثاني فكان عبارة عن خلية عصبية إلكترونية مرنة تستقبل الإشارات من مستشعر اللمس. أدى الجمع بين المكونين الأول والثاني إلى تنشيط ترانزستور متشابك اصطناعي يحاكي المشابك العصبية البشرية (إشارات عصبية بين خليتين عصبيتين تنقلان المعلومات). اختبر الباحثون الدائرة العصبية الخاصة بهم عن طريق ربطها بساق الصرصور وتطبيق مستويات ضغط مختلفة على المستشعر. ارتجفت الساق وفقًا لكمية الضغط المطبق.

إحدى المزايا الرئيسية للأنظمة العصبية الاصطناعية هي قدرتها على محاكاة الطريقة التي يستجيب بها البشر للمحفزات الخارجية. وهذه القدرة هي شيء لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر التقليدية القيام به. على سبيل المثال، لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر التقليدية الاستجابة بسرعة كافية للبيئات المتغيرة، وهو أمر ضروري لمهام مثل التحكم في الأطراف الاصطناعية والروبوتات. لكن يمكن للأنظمة العصبية الاصطناعية القيام بذلك باستخدام تقنية تسمى "الشوكة". Spiking هي طريقة لنقل المعلومات التي تعتمد على كيفية تواصل الخلايا العصبية الفعلية مع بعضها البعض في الدماغ. فهو يسمح بنقل البيانات بشكل أسرع بكثير من الطرق التقليدية مثل الإشارات الرقمية. هذه الميزة تجعل الأجهزة العصبية الاصطناعية مناسبة تمامًا للمهام التي تتطلب ردود فعل سريعة، مثل المعالجة الآلية. ويمكن استخدامها أيضًا في الوظائف التي تتطلب خبرة في التعلم، مثل التعرف على الوجه أو التنقل في البيئات المعقدة.

التأثير التخريبي

وفي عام 2019، تمكنت جامعة سنغافورة من تطوير أحد أكثر الأجهزة العصبية الاصطناعية تطوراً، والذي يمكن أن يمنح الروبوتات حاسة اللمس أفضل حتى من جلد الإنسان. يُطلق على هذا الجهاز اسم الجلد الإلكتروني المشفر غير المتزامن (ACES)، ويقوم بمعالجة وحدات البكسل الفردية للمستشعر لنقل "بيانات الشعور" بسرعة. قامت نماذج الجلد الاصطناعي السابقة بمعالجة وحدات البكسل هذه بشكل تسلسلي، مما أدى إلى حدوث تأخير. ووفقا للتجارب التي أجراها الفريق، فإن ACES أفضل من جلد الإنسان عندما يتعلق الأمر بردود الفعل اللمسية. يمكن للجهاز اكتشاف الضغط أسرع بـ 1,000 مرة من الجهاز العصبي الحسي البشري.

وفي الوقت نفسه، في عام 2021، طور باحثون من ثلاث جامعات كورية جنوبية نظامًا عصبيًا اصطناعيًا يمكنه الاستجابة للضوء والقيام بالمهام الأساسية. تضمنت الدراسة صمامًا ثنائيًا ضوئيًا يحول الضوء إلى إشارة كهربائية، ويدًا آلية، ودائرة عصبية، وترانزستور يعمل كمشبك عصبي. في كل مرة يتم فيها تشغيل الضوء، يقوم الثنائي الضوئي بترجمته إلى إشارات تنتقل عبر الترانزستور الميكانيكي. تتم بعد ذلك معالجة الإشارات بواسطة دائرة الخلايا العصبية، التي تأمر اليد الروبوتية بالتقاط الكرة التي تمت برمجتها لإسقاطها بمجرد تشغيل الضوء. ويأمل الباحثون في تطوير التكنولوجيا بحيث تتمكن اليد الروبوتية في النهاية من الإمساك بالكرة بمجرد سقوطها. الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تدريب الأشخاص الذين يعانون من حالات عصبية على استعادة السيطرة على أطرافهم التي لا يستطيعون التحكم بها بالسرعة التي اعتادوا عليها. 

آثار الجهاز العصبي الاصطناعي

قد تشمل الآثار الأوسع للأنظمة العصبية الاصطناعية ما يلي: 

• إنشاء روبوتات بشرية ذات جلد يشبه الإنسان يمكنها الاستجابة للمنبهات بنفس سرعة استجابة البشر.
• يتمكن مرضى السكتة الدماغية والأشخاص الذين يعانون من حالات مرتبطة بالشلل من استعادة حاسة اللمس من خلال الدوائر الحسية المدمجة في نظامهم العصبي.
• أصبح التدريب على الروبوتات أكثر مرونة، حيث أصبح المشغلون عن بعد قادرين على الشعور بما تلمسه الروبوتات. يمكن أن تكون هذه الميزة مفيدة لاستكشاف الفضاء.
• التقدم في التعرف على اللمس حيث يمكن للآلات التعرف على الأشياء من خلال رؤيتها ولمسها في نفس الوقت.
• البشر لديهم أجهزة عصبية معززة أو معززة مع ردود أفعال أسرع. يمكن أن يكون هذا التطور مفيدًا للرياضيين والجنود.

أسئلة للتعليق عليها

• هل أنت مهتم بالحصول على نظام عصبي معزز؟
• ما هي الفوائد المحتملة الأخرى للروبوتات التي يمكنها الشعور؟