Gervi taugakerfi: Geta vélmenni loksins fundið?

• Höfundur:
• Höfundur nafn

  Quantumrun Foresight
• Nóvember 24, 2023

Innsýn samantekt

Gervi taugakerfi, sem sækja innblástur í líffræði mannsins, eru að umbreyta samspili vélmenna og skynheimsins. Byrjað er á frumkvöðlarannsókn árið 2018 þar sem skyntaugahringrás gat greint blindraletur, til sköpunar háskólans í Singapúr árið 2019 á gervihúð sem fer fram úr áþreifanleg endurgjöf frá mönnum, þessum kerfum þróast hratt. Suður-kóreskar rannsóknir árið 2021 sýndu enn frekar ljóssvarandi kerfi sem stjórnar hreyfingum vélfæra. Þessi tækni lofar auknum gerviskynfærum, mannlegum vélmennum, bættri endurhæfingu vegna taugaskerðingar, áþreifanlegum vélmennaþjálfun og jafnvel auknum viðbrögðum manna, sem hugsanlega gjörbyltir læknisfræðilegum, hernaðarlegum og geimkönnunarsvæðum.

Gervi taugakerfi samhengi

Ein af allra fyrstu rannsóknum á gervi taugakerfum var árið 2018, þegar vísindamenn frá Stanford háskólanum og Seoul National University gátu búið til taugakerfi sem gæti þekkt blindraletursstafrófið. Þetta afrek var gert kleift með skyntaugahringrás sem hægt er að setja í húðlíka hlíf fyrir gervitæki og mjúka vélfærafræði. Þessi hringrás var með þremur íhlutum, sá fyrsti var snertiskynjari sem gat greint litla þrýstipunkta. Annar íhluturinn var sveigjanleg rafræn taugafruma sem tók á móti merkjunum frá snertiskynjaranum. Samsetning fyrsta og annars hluta leiddi til virkjunar gervi taugamóta smára sem líkti eftir taugamótum manna (taugaboð milli tveggja taugafrumna sem miðla upplýsingum). Rannsakendur prófuðu taugarásina með því að tengja hana við kakkalakkafót og beita mismunandi þrýstingsstigum á skynjarann. Fóturinn kipptist í samræmi við magn þrýstings sem beitt var.

Einn helsti kostur gervitaugakerfa er að þau geta líkt eftir því hvernig menn bregðast við utanaðkomandi áreiti. Þessi hæfileiki er eitthvað sem hefðbundnar tölvur geta ekki gert. Til dæmis geta hefðbundnar tölvur ekki brugðist nógu hratt við breyttu umhverfi – eitthvað sem er nauðsynlegt fyrir verkefni eins og stjórn á gervilimum og vélfærafræði. En gervi taugakerfi geta gert þetta með því að nota tækni sem kallast „spiking“. Spiking er leið til að senda upplýsingar sem byggjast á því hvernig raunverulegar taugafrumur hafa samskipti sín á milli í heilanum. Það gerir ráð fyrir miklu hraðari gagnaflutningi en hefðbundnar aðferðir eins og stafræn merki. Þessi kostur gerir gervi taugakerfi vel við hæfi í verkefnum sem krefjast skjótra viðbragða, eins og vélfærafræði. Þeir geta einnig verið notaðir fyrir störf sem krefjast reynslu af námi, svo sem andlitsþekkingu eða siglingar í flóknu umhverfi.

Truflandi áhrif

Árið 2019 tókst háskólanum í Singapúr að þróa eitt fullkomnasta gervi taugakerfi, sem getur gefið vélmenni snertitilfinningu sem er jafnvel betri en mannshúð. Þetta tæki, sem er kallað ósamstillt kóðað rafræn húð (ACES), vann einstaka skynjarapixla til að senda hratt „tilfinningagögn“. Fyrri gervihúðlíkönin unnu þessa pixla í röð, sem skapaði töf. Samkvæmt tilraunum sem teymið hefur gert er ACES jafnvel betri en húð manna þegar kemur að áþreifanleg endurgjöf. Tækið gæti greint þrýsting yfir 1,000 sinnum hraðar en skyntaugakerfi mannsins.

Á sama tíma, árið 2021, þróuðu vísindamenn frá þremur háskólum í Suður-Kóreu gervitaugakerfi sem getur brugðist við ljósi og unnið grunnverkefni. Rannsóknin samanstóð af ljósdíóða sem breytir ljósi í rafmerki, vélfærafræðihendi, taugafrumum og smári sem virkar sem taugamót. Í hvert skipti sem kveikt er á ljósi, breytir ljósdíóðan það yfir í merki, sem ferðast í gegnum vélræna smára. Merkin eru síðan unnin af taugafrumuhringrásinni, sem skipar vélfærahöndinni að grípa boltann sem er forritaður til að falla um leið og ljósið kviknar. Vísindamenn vonast til að þróa tæknina þannig að vélfærahöndin geti að lokum gripið boltann um leið og hann fellur. Meginmarkmið þessarar rannsóknar er að þjálfa fólk með taugasjúkdóma til að ná aftur stjórn á útlimum sínum sem það getur ekki stjórnað eins fljótt og áður. 

Afleiðingar gervi taugakerfis

Víðtækari afleiðingar gervi taugakerfis geta verið: 

• Sköpun manngerða vélmenna með mannslíka húð sem geta brugðist við áreiti jafn hratt og menn.
• Heilablóðfallssjúklingar og fólk með lömun sem tengist ástandi sem getur endurheimt snertiskyn sitt í gegnum skynrásir sem eru innbyggðar í taugakerfi þeirra.
• Vélfæraþjálfun verður áþreifanlegri, þar sem fjarstýringar geta fundið hvað vélmennin eru að snerta. Þessi eiginleiki getur verið gagnlegur fyrir geimkönnun.
• Framfarir í snertigreiningu þar sem vélar geta borið kennsl á hluti með því að sjá og snerta þá samtímis.
• Menn sem hafa aukið eða aukið taugakerfi með hraðari viðbrögðum. Þessi þróun getur verið hagstæð fyrir íþróttamenn og hermenn.

Spurningar til að tjá sig um

• Hefðir þú áhuga á að fá aukið taugakerfi?
• Hverjir eru aðrir hugsanlegir kostir vélmenna sem geta fundið fyrir?