Изкуствени нервни системи: Могат ли роботите най-накрая да усетят?

• Автор:
• име Автор

  Quantumrun Foresight
• Ноември 24, 2023

Резюме на прозрението

Изкуствените нервни системи, черпейки вдъхновение от човешката биология, трансформират взаимодействието между роботите и сетивния свят. Започвайки с основополагащо проучване от 2018 г., при което сензорна нервна верига може да различи брайлово писмо, до създаването на изкуствена кожа от Сингапурския университет през 2019 г., превъзхождаща човешката тактилна обратна връзка, тези системи бързо напредват. Южнокорейско изследване през 2021 г. допълнително демонстрира реагираща на светлина система, която контролира роботизираното движение. Тези технологии обещават подобрени протезни сетива, човекоподобни роботи, подобрена рехабилитация за неврологични увреждания, тактилно роботизирано обучение и дори увеличени човешки рефлекси, потенциално революционизиращи медицинските, военните и космическите изследвания.

Контекст на изкуствените нервни системи

Едно от първите изследвания на изкуствени нервни системи беше през 2018 г., когато изследователи от Станфордския университет и Националния университет в Сеул успяха да създадат нервна система, която може да разпознае брайловата азбука. Това постижение беше осъществено от сензорна нервна верига, която може да бъде поставена в подобно на кожа покритие за протезни устройства и мека роботика. Тази верига имаше три компонента, като първият беше сензор за докосване, който можеше да открие малки точки на натиск. Вторият компонент беше гъвкав електронен неврон, който получаваше сигналите от сензора за докосване. Комбинацията от първия и втория компонент доведе до активирането на изкуствен синаптичен транзистор, който имитира човешки синапси (нервни сигнали между два неврона, които предават информация). Изследователите тестваха тяхната нервна верига, като я закачиха за крака на хлебарка и приложиха различни нива на налягане към сензора. Кракът потрепна според силата на приложеното налягане.

Едно от основните предимства на изкуствените нервни системи е, че те могат да имитират начина, по който хората реагират на външни стимули. Тази възможност е нещо, което традиционните компютри не могат да направят. Например, традиционните компютри не могат да реагират достатъчно бързо на променящите се среди – нещо, което е от съществено значение за задачи като контрол на протезни крайници и роботика. Но изкуствените нервни системи могат да направят това, като използват техника, наречена „шипване“. Шипването е начин за предаване на информация, който се основава на това как действителните неврони комуникират помежду си в мозъка. Той позволява много по-бързо предаване на данни от традиционните методи като цифровите сигнали. Това предимство прави изкуствените нервни системи подходящи за задачи, които изискват бързи реакции, като роботизирана манипулация. Те могат да се използват и за работни места, изискващи придобиване на опит, като разпознаване на лица или навигиране в сложни среди.

Разрушително въздействие

През 2019 г. Университетът в Сингапур успя да разработи една от най-модерните изкуствени нервни системи, която може да даде на роботите усещане за допир, което е дори по-добро от човешката кожа. Наречено Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), това устройство обработва отделни сензорни пиксели, за да предава бързо „данни за усещане“. Предишните модели на изкуствена кожа обработваха тези пиксели последователно, което създаваше забавяне. Според експерименти, проведени от екипа, ACES е дори по-добър от човешката кожа, когато става въпрос за тактилна обратна връзка. Устройството може да открие налягане над 1,000 пъти по-бързо от човешката сензорна нервна система.

Междувременно през 2021 г. изследователи от три южнокорейски университета разработиха изкуствена нервна система, която може да реагира на светлина и да изпълнява основни задачи. Изследването включва фотодиод, който преобразува светлината в електрически сигнал, роботизирана ръка, невронна верига и транзистор, който работи като синапс. Всеки път, когато се включи светлина, фотодиодът я преобразува в сигнали, които преминават през механичния транзистор. След това сигналите се обработват от невронната верига, която командва на роботизираната ръка да хване топката, която е програмирана да падне веднага щом светлината светне. Изследователите се надяват да разработят технологията, така че роботизираната ръка в крайна сметка да може да хване топката веднага щом тя падне. Основната цел зад това проучване е да се обучат хора с неврологични заболявания да възвърнат контрола върху крайниците си, които не могат да контролират толкова бързо, колкото преди. 

Последици от изкуствените нервни системи

По-широките последици от изкуствените нервни системи могат да включват: 

• Създаването на хуманоидни роботи с човешка кожа, които могат да реагират на стимули толкова бързо, колкото хората.
• Пациентите с инсулт и хората със състояния, свързани с парализа, могат да възвърнат усещането си за допир чрез сензорни вериги, вградени в тяхната нервна система.
• Роботизираното обучение става все по-тактилно, като дистанционните оператори могат да усетят какво докосват роботите. Тази функция може да бъде полезна за изследване на космоса.
• Напредък в разпознаването на допир, където машините могат да идентифицират обекти, като едновременно ги виждат и докосват.
• Хора с увеличена или подобрена нервна система с по-бързи рефлекси. Това развитие може да бъде изгодно за спортисти и войници.

Въпроси за коментар

• Бихте ли се интересували от подобрена нервна система?
• Какви са другите потенциални ползи от роботите, които могат да усещат?