Արհեստական ​​նյարդային համակարգեր. ռոբոտները վերջապես կարո՞ղ են զգալ:

• Հեղինակ:
• Հեղինակ անունը

  Quantumrun Հեռատեսություն
• Նոյեմբերի 24, 2023

Insight ամփոփում

Արհեստական ​​նյարդային համակարգերը, որոնք ոգեշնչված են մարդու կենսաբանությունից, փոխակերպում են ռոբոտների և զգայական աշխարհի փոխազդեցությունը: Սկսած 2018-ի հիմնական ուսումնասիրությունից, որտեղ զգայական նյարդային շղթան կարող էր տարբերակել Բրայլը, մինչև 2019 թվականին Սինգապուրի համալսարանի կողմից մարդու շոշափելի արձագանքը գերազանցող արհեստական ​​մաշկի ստեղծումը, այս համակարգերը արագորեն զարգանում են: 2021 թվականին Հարավային Կորեայի հետազոտությունները հետագայում ցույց տվեցին լույսին արձագանքող համակարգ, որը վերահսկում է ռոբոտների շարժումը: Այս տեխնոլոգիաները խոստանում են ուժեղացված պրոթեզային զգայարաններ, մարդանման ռոբոտներ, նյարդաբանական խանգարումների բարելավված վերականգնում, շոշափելի ռոբոտային ուսուցում և նույնիսկ ավելացված մարդկային ռեֆլեքսներ, որոնք կարող են հեղափոխություն կատարել բժշկական, ռազմական և տիեզերական հետախուզման ոլորտներում:

Արհեստական ​​նյարդային համակարգի համատեքստը

Արհեստական ​​նյարդային համակարգերի առաջին ուսումնասիրություններից մեկը եղել է 2018 թվականին, երբ Սթենֆորդի համալսարանի և Սեուլի ազգային համալսարանի հետազոտողները կարողացան ստեղծել նյարդային համակարգ, որը կարող էր ճանաչել Բրայլի այբուբենը: Այս սխրանքը հնարավոր է դարձել զգայական նյարդային շղթայի միջոցով, որը կարող է տեղադրվել պրոթեզային սարքերի և փափուկ ռոբոտաշինության մաշկի նման ծածկույթի մեջ: Այս միացումն ուներ երեք բաղադրիչ, առաջինը հպման սենսորն էր, որը կարող էր հայտնաբերել փոքր ճնշման կետերը: Երկրորդ բաղադրիչը ճկուն էլեկտրոնային նեյրոն էր, որն ազդանշաններ էր ստանում հպման սենսորից: Առաջին և երկրորդ բաղադրիչների համադրությունը հանգեցրեց արհեստական ​​սինապտիկ տրանզիստորի ակտիվացմանը, որը նմանակում էր մարդու սինապսներին (նյարդային ազդանշաններ երկու նեյրոնների միջև, որոնք փոխանցում են տեղեկատվություն): Հետազոտողները փորձարկել են նրանց նյարդային շղթան՝ այն միացնելով ուտիճի ոտքին և տարբեր ճնշում գործադրելով սենսորի վրա: Ոտքը կծկվել է ըստ կիրառվող ճնշման չափի:

Արհեստական ​​նյարդային համակարգերի հիմնական առավելություններից մեկն այն է, որ նրանք կարող են նմանակել մարդու արձագանքը արտաքին գրգռիչներին: Այս հնարավորությունը մի բան է, որը ավանդական համակարգիչները չեն կարող անել: Օրինակ, ավանդական համակարգիչները չեն կարող բավական արագ արձագանքել փոփոխվող միջավայրերին, ինչը կարևոր է այնպիսի խնդիրների համար, ինչպիսիք են վերջույթների պրոթեզային կառավարումը և ռոբոտաշինությունը: Սակայն արհեստական ​​նյարդային համակարգերը կարող են դա անել՝ օգտագործելով «spiking» կոչվող տեխնիկան։ Spiking-ը տեղեկատվության փոխանցման միջոց է, որը հիմնված է այն բանի վրա, թե ինչպես են իրական նեյրոնները շփվում միմյանց հետ ուղեղում: Այն թույլ է տալիս շատ ավելի արագ տվյալների փոխանցում, քան ավանդական մեթոդները, ինչպիսիք են թվային ազդանշանները: Այս առավելությունը դարձնում է արհեստական ​​նյարդային համակարգերը լավ պիտանի այնպիսի խնդիրների համար, որոնք պահանջում են արագ ռեակցիաներ, ինչպիսիք են ռոբոտային մանիպուլյացիաները: Դրանք կարող են օգտագործվել նաև ուսուցման փորձ պահանջող աշխատատեղերի համար, ինչպիսիք են դեմքի ճանաչումը կամ բարդ միջավայրերում նավարկելը:

Խանգարող ազդեցություն

2019 թվականին Սինգապուրի համալսարանը կարողացավ զարգացնել ամենաառաջադեմ արհեստական ​​նյարդային համակարգերից մեկը, որը կարող է ռոբոտներին տալ շոշափման զգացողություն, որը նույնիսկ ավելի լավ է, քան մարդու մաշկը: Այս սարքը, որը կոչվում է Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), մշակում էր առանձին սենսորային պիքսելներ՝ արագ փոխանցելու «զգացմունքային տվյալները»: Արհեստական ​​մաշկի նախորդ մոդելները հաջորդաբար մշակում էին այս պիքսելները, ինչը ուշացում էր ստեղծում։ Համաձայն թիմի կողմից իրականացված փորձերի, ACES-ը նույնիսկ ավելի լավն է, քան մարդու մաշկը, երբ խոսքը վերաբերում է շոշափելի արձագանքին: Սարքը կարող էր հայտնաբերել ճնշումը ավելի քան 1,000 անգամ ավելի արագ, քան մարդու զգայական նյարդային համակարգը:

Մինչդեռ 2021 թվականին Հարավային Կորեայի երեք համալսարանների հետազոտողները մշակեցին արհեստական ​​նյարդային համակարգ, որը կարող է արձագանքել լույսին և կատարել հիմնական առաջադրանքներ: Հետազոտությունը ներառում էր ֆոտոդիոդ, որը լույսը վերածում է էլեկտրական ազդանշանի, ռոբոտային ձեռքի, նեյրոնային միացման և տրանզիստորի, որն աշխատում է որպես սինապս: Ամեն անգամ, երբ լույսը միացվում է, ֆոտոդիոդը այն վերածում է ազդանշանների, որոնք անցնում են մեխանիկական տրանզիստորի միջով: Ազդանշաններն այնուհետև մշակվում են նեյրոնային սխեմայի կողմից, որը հրահանգում է ռոբոտ ձեռքին բռնել գնդակը, որը ծրագրված է ընկնել լույսը միանալուն պես: Հետազոտողները հույս ունեն զարգացնել տեխնոլոգիան, որպեսզի ռոբոտ ձեռքը կարողանա ի վերջո բռնել գնդակը հենց որ այն ընկնի: Այս հետազոտության հիմնական նպատակը նյարդաբանական խնդիրներ ունեցող մարդկանց վարժեցնելն է, որպեսզի վերականգնեն իրենց վերջույթների վերահսկողությունը, որոնք նրանք չեն կարող կառավարել այնքան արագ, որքան նախկինում: 

Արհեստական ​​նյարդային համակարգերի հետևանքները

Արհեստական ​​նյարդային համակարգերի ավելի լայն հետևանքները կարող են ներառել. 

• Մարդու նման մաշկով մարդանման ռոբոտների ստեղծում, որոնք կարող են արձագանքել գրգռիչներին նույնքան արագ, որքան մարդիկ:
• Կաթվածով հիվանդները և կաթվածի հետ կապված պայմաններ ունեցող մարդիկ կարող են վերականգնել իրենց շոշափման զգացողությունը նյարդային համակարգում ներկառուցված զգայական շղթաների միջոցով:
• Ռոբոտների ուսուցումը դառնում է ավելի շոշափելի, հեռավար օպերատորները կարող են զգալ, թե ինչ են հպում ռոբոտներին: Այս հատկությունը կարող է հարմար լինել տիեզերքի հետախուզման համար:
• Հպումների ճանաչման առաջընթացներ, որտեղ մեքենաները կարող են ճանաչել առարկաները՝ միաժամանակ տեսնելով և շոշափելով դրանք:
• Մարդիկ, ովքեր ունեն ուժեղացված կամ ուժեղացված նյարդային համակարգեր՝ ավելի արագ ռեֆլեքսներով: Այս զարգացումը կարող է ձեռնտու լինել մարզիկների և զինվորների համար։

Հարցեր մեկնաբանելու համար

• Ձեզ կհետաքրքրի՞ ուժեղացված նյարդային համակարգ ունենալը:
• Որո՞նք են ռոբոտների այլ հնարավոր առավելությունները, որոնք կարող են զգալ: