Kunstige nervesystemer: Kan robotter endelig føle?

• Forfatter:
• Forfatter navn

  Quantumrun Foresight
• November 24, 2023

Oversigt over indsigt

Kunstige nervesystemer, der henter inspiration fra menneskets biologi, transformerer samspillet mellem robotter og sanseverdenen. Startende med et banebrydende 2018-studie, hvor et sensorisk nervekredsløb kunne skelne blindeskrift, til University of Singapores 2019-skabelse af en kunstig hud, der overgår menneskelig taktil feedback, udvikler disse systemer sig hurtigt. Sydkoreansk forskning i 2021 demonstrerede yderligere et lys-responsivt system, der styrer robotbevægelse. Disse teknologier lover forbedrede protetiske sanser, menneskelignende robotter, forbedret rehabilitering for neurologiske svækkelser, taktil robottræning og endda forstærkede menneskelige reflekser, der potentielt revolutionerer medicinske, militære og rumudforskningsfelter.

Kontekst for kunstige nervesystemer

Et af de allerførste studier i kunstige nervesystemer var i 2018, hvor forskere fra Stanford University og Seoul National University var i stand til at skabe et nervesystem, der kunne genkende Braille-alfabetet. Denne bedrift blev muliggjort af et sensorisk nervekredsløb, der kan placeres i en hudlignende belægning til proteseanordninger og blød robotteknologi. Dette kredsløb havde tre komponenter, den første var en berøringssensor, der kunne registrere små trykpunkter. Den anden komponent var en fleksibel elektronisk neuron, der modtog signalerne fra berøringssensoren. Kombinationen af ​​den første og anden komponent førte til aktiveringen af ​​en kunstig synaptisk transistor, der efterlignede menneskelige synapser (nervesignaler mellem to neuroner, der videresender information). Forskerne testede deres nervekredsløb ved at tilslutte det til et kakerlakben og påføre sensoren forskellige trykniveauer. Benet rykkede i overensstemmelse med mængden af ​​det påførte tryk.

En af de største fordele ved kunstige nervesystemer er, at de kan efterligne den måde, mennesker reagerer på ydre stimuli. Denne evne er noget, som traditionelle computere ikke kan. For eksempel kan traditionelle computere ikke reagere hurtigt nok på skiftende miljøer – noget, der er essentielt for opgaver som protesekontrol og robotteknologi. Men kunstige nervesystemer kan gøre dette ved at bruge en teknik kaldet "spiking". Spiking er en måde at overføre information på, der er baseret på, hvordan faktiske neuroner kommunikerer med hinanden i hjernen. Det giver mulighed for meget hurtigere datatransmission end traditionelle metoder som digitale signaler. Denne fordel gør kunstige nervesystemer velegnede til opgaver, der kræver hurtige reaktioner, såsom robotmanipulation. De kan også bruges til job, der kræver erfaringslæring, såsom ansigtsgenkendelse eller navigation i komplekse miljøer.

Forstyrrende påvirkning

I 2019 var University of Singapore i stand til at udvikle et af de mest avancerede kunstige nervesystemer, som kan give robotter en følesans, der er endnu bedre end menneskelig hud. Denne enhed, der kaldes Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), behandlede individuelle sensorpixel for hurtigt at overføre "følelsesdata". De tidligere kunstige hudmodeller behandlede disse pixels sekventielt, hvilket skabte en forsinkelse. Ifølge eksperimenter udført af teamet er ACES endnu bedre end menneskelig hud, når det kommer til taktil feedback. Enheden kunne registrere tryk over 1,000 gange hurtigere end det menneskelige sensoriske nervesystem.

I mellemtiden udviklede forskere fra tre sydkoreanske universiteter i 2021 et kunstigt nervesystem, der kan reagere på lys og udføre basale opgaver. Undersøgelsen omfattede en fotodiode, der konverterer lys til et elektrisk signal, en robothånd, et neuronkredsløb og en transistor, der fungerer som en synapse. Hver gang et lys tændes, omsætter fotodioden det til signaler, som bevæger sig gennem den mekaniske transistor. Signalerne behandles derefter af neuronkredsløbet, som beordrer robothånden til at fange bolden, der er programmeret til at falde, så snart lyset tændes. Forskere håber at udvikle teknologien, så robothånden til sidst kan fange bolden, så snart den falder. Hovedmålet bag denne undersøgelse er at træne mennesker med neurologiske tilstande til at genvinde kontrollen over deres lemmer, som de ikke kan kontrollere så hurtigt som de plejede. 

Implikationer af kunstige nervesystemer

Bredere implikationer af kunstige nervesystemer kan omfatte: 

• Skabelsen af ​​humanoide robotter med menneskelignende hud, der kan reagere på stimuli lige så hurtigt som mennesker.
• Patienter med slagtilfælde og personer med lammelsesrelaterede tilstande, der er i stand til at genvinde deres følesans gennem sensoriske kredsløb indlejret i deres nervesystem.
• Robottræning bliver mere taktil, hvor fjernoperatører kan mærke, hvad robotterne rører ved. Denne funktion kan være praktisk til udforskning af rummet.
• Fremskridt inden for berøringsgenkendelse, hvor maskiner kan identificere objekter ved samtidig at se og røre ved dem.
• Mennesker, der har forstærket eller forbedret nervesystem med hurtigere reflekser. Denne udvikling kan være fordelagtig for atleter og soldater.

Spørgsmål at kommentere på

• Ville du være interesseret i at få et forbedret nervesystem?
• Hvad er de andre potentielle fordele ved robotter, der kan føle?