Vještački nervni sistemi: Mogu li roboti konačno osjetiti?

• Autor:
• Ime autora

  Quantumrun Foresight
• Novembar 24, 2023

Sažetak uvida

Veštački nervni sistemi, crpeći inspiraciju iz ljudske biologije, transformišu interakciju između robota i senzornog sveta. Počevši od temeljne studije iz 2018. u kojoj je senzorno nervno kolo moglo razaznati Brajevu azbuku, do stvaranja umjetne kože na Univerzitetu u Singapuru 2019. koja nadmašuje ljudsku taktilnu povratnu informaciju, ovi sistemi brzo napreduju. Južnokorejsko istraživanje 2021. dodatno je pokazalo sistem koji reagira na svjetlo i kontrolira kretanje robota. Ove tehnologije obećavaju poboljšana protetska osjetila, robote nalik ljudima, poboljšanu rehabilitaciju neuroloških oštećenja, taktilnu robotsku obuku, pa čak i pojačane ljudske reflekse, potencijalno revolucionirajući medicinska, vojna i svemirska istraživanja.

Kontekst umjetnog nervnog sistema

Jedna od prvih studija o veštačkom nervnom sistemu bila je 2018. godine, kada su istraživači sa Univerziteta Stanford i Nacionalnog univerziteta u Seulu uspeli da stvore nervni sistem koji je mogao da prepozna Brajevu azbuku. Ovaj podvig omogućio je senzorni nervni krug koji se može staviti u omotač nalik koži za protetske uređaje i meku robotiku. Ovaj krug je imao tri komponente, prva je senzor dodira koji je mogao detektovati male tačke pritiska. Druga komponenta je bio fleksibilni elektronski neuron koji je primao signale od senzora dodira. Kombinacija prve i druge komponente dovela je do aktivacije vještačkog sinaptičkog tranzistora koji je imitirao ljudske sinapse (nervne signale između dva neurona koji prenose informacije). Istraživači su testirali svoj nervni krug tako što su ga spojili na nogu žohara i primjenili različite razine pritiska na senzor. Noga se trzala u zavisnosti od primijenjenog pritiska.

Jedna od glavnih prednosti umjetnih nervnih sistema je ta što mogu oponašati način na koji ljudi reagiraju na vanjske podražaje. Ova mogućnost je nešto što tradicionalni računari ne mogu. Na primjer, tradicionalni kompjuteri ne mogu dovoljno brzo reagirati na promjenjivo okruženje – nešto što je neophodno za zadatke poput kontrole protetskih ekstremiteta i robotike. Ali umjetni nervni sistemi to mogu učiniti korištenjem tehnike koja se zove "šiljanje". Spajanje je način prenošenja informacija koji se zasniva na tome kako stvarni neuroni komuniciraju jedni s drugima u mozgu. Omogućava mnogo brži prijenos podataka od tradicionalnih metoda poput digitalnih signala. Ova prednost čini umjetne nervne sisteme pogodnim za zadatke koji zahtijevaju brze reakcije, kao što je robotska manipulacija. Mogu se koristiti i za poslove koji zahtijevaju iskustvo učenja, kao što je prepoznavanje lica ili navigacija u složenim okruženjima.

Ometajući uticaj

Univerzitet u Singapuru je 2019. godine uspio razviti jedan od najnaprednijih umjetnih nervnih sistema, koji robotima može pružiti osjećaj dodira koji je čak i bolji od ljudske kože. Nazvan Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), ovaj uređaj je obradio pojedinačne piksele senzora kako bi brzo prenio "podatke o osjećajima". Prethodni modeli umjetne kože obrađivali su ove piksele uzastopno, što je stvaralo zaostajanje. Prema eksperimentima koje je proveo tim, ACES je čak i bolji od ljudske kože kada je u pitanju taktilna povratna informacija. Uređaj bi mogao detektovati pritisak preko 1,000 puta brže od ljudskog senzornog nervnog sistema.

U međuvremenu, 2021. godine, istraživači sa tri južnokorejska univerziteta razvili su veštački nervni sistem koji može da reaguje na svetlost i obavlja osnovne zadatke. Studija se sastojala od fotodiode koja pretvara svjetlost u električni signal, robotske ruke, neuronskog kola i tranzistora koji radi kao sinapsa. Svaki put kada se svjetlo uključi, fotodioda ga pretvara u signale, koji putuju kroz mehanički tranzistor. Signale zatim obrađuje neuronsko kolo, koje naređuje robotskoj ruci da uhvati loptu koja je programirana da ispusti čim se svjetlo upali. Istraživači se nadaju da će razviti tehnologiju kako bi robotska ruka na kraju mogla uhvatiti loptu čim padne. Glavni cilj ove studije je obučiti ljude sa neurološkim poremećajima da povrate kontrolu nad svojim udovima koje ne mogu kontrolisati tako brzo kao nekada. 

Implikacije veštačkog nervnog sistema

Šire implikacije veštačkog nervnog sistema mogu uključivati: 

• Stvaranje humanoidnih robota s ljudskom kožom koji mogu reagirati na podražaje jednako brzo kao i ljudi.
• Pacijenti sa moždanim udarom i ljudi sa stanjima vezanim za paralizu mogu povratiti svoj osjećaj dodira putem senzornih krugova ugrađenih u njihov nervni sistem.
• Robotski trening postaje taktilniji, s daljinskim operaterima koji mogu osjetiti šta roboti dodiruju. Ova funkcija može biti zgodna za istraživanje svemira.
• Napredak u prepoznavanju dodira gdje mašine mogu identificirati objekte tako što ih istovremeno vide i dodiruju.
• Ljudi koji imaju pojačan ili poboljšan nervni sistem sa bržim refleksima. Ovaj razvoj može biti koristan za sportiste i vojnike.

Pitanja za komentar

• Da li biste bili zainteresovani za poboljšanje nervnog sistema?
• Koje su druge potencijalne prednosti robota koje mogu osjetiti?