Quantumrun

Кредит сүрөтү:

iStock

Жасалма нерв системалары: роботтор акыры сезе алабы?

Жасалма нерв системалары акыры протездик жана роботтук буттарга тийүү сезимин бере алат.

Author:
Жазуучу аты
Quantumrun Foresight
November 24, 2023

Кыскача түшүнүк

Жасалма нерв системалары адамдын биологиясынан илхам алып, роботтор менен сенсордук дүйнөнүн ортосундагы өз ара аракеттенүүнү өзгөртүп жатат. 2018-жылы сенсордук нерв схемасы Брайль шрифтин ажырата алган негизги изилдөөдөн баштап, 2019-жылы Сингапур университетинин адамдын тактильдик пикирлеринен жогору турган жасалма терини жаратуусуна чейин, бул системалар тездик менен өнүгүп жатат. 2021-жылы Түштүк Кореянын изилдөөсү робот кыймылын башкарган жарыкка жооп берүүчү системаны көрсөттү. Бул технологиялар өркүндөтүлгөн протездик сезимдерди, адамга окшош роботторду, неврологиялык бузулуулар үчүн жакшыртылган реабилитацияны, тактильдик роботторду даярдоону жана ал тургай адамдын рефлекстерин жогорулатууну убада кылып, медициналык, аскердик жана космостук изилдөө талааларында төңкөрүш жасашы мүмкүн.

Жасалма нерв системаларынын контексти

Жасалма нерв системалары боюнча эң алгачкы изилдөөлөрдүн бири 2018-жылы Стэнфорд университетинин жана Сеул улуттук университетинин изилдөөчүлөрү Брайл алфавитин тааный турган нерв системасын түзө алышкан. Бул эрдикти протездик аппараттар жана жумшак робототехника үчүн териге окшош каптамага жайгаштыра турган сенсордук нерв схемасы камсыз кылды. Бул схема үч компоненттен турган, биринчиси кичинекей басым чекиттерин аныктай турган сенсордук сенсор болгон. Экинчи компонент тийүү сенсорунан сигналдарды кабыл алган ийкемдүү электрондук нейрон болгон. Биринчи жана экинчи компоненттердин айкалышы адамдын синапстарын (маалыматты жеткирүүчү эки нейрондун ортосундагы нерв сигналдары) окшоштурган жасалма синаптикалык транзистордун активдешине алып келди. Окумуштуулар алардын нерв схемасын таракандын бутуна байлап, сенсорго ар кандай басымдын деңгээлин колдонуп сынашкан. Колдонулган басымдын көлөмүнө жараша буту чыйралды.

Жасалма нерв системаларынын негизги артыкчылыктарынын бири адамдын сырткы стимулдарга реакциясын туурай алат. Бул мүмкүнчүлүк салттуу компьютерлер жасай албаган нерсе. Мисалы, салттуу компьютерлер өзгөрүп жаткан чөйрөгө тез жооп бере албайт – бул протездик бутту башкаруу жана робототехника сыяктуу милдеттер үчүн өтө маанилүү нерсе. Бирок жасалма нерв системалары муну “спикинг” деп аталган ыкманы колдонуу менен жасай алат. Spiking - бул чыныгы нейрондор мээдеги бири-бири менен кантип байланыша турганына негизделген маалыматты берүү жолу. Бул санариптик сигналдар сыяктуу салттуу ыкмаларга караганда бир топ тезирээк маалыматтарды берүүгө мүмкүндүк берет. Бул артыкчылык жасалма нерв системаларын роботтук манипуляция сыяктуу тез реакцияларды талап кылган иштерге ылайыктуу кылат. Алар ошондой эле бетти таануу же татаал чөйрөдө навигация сыяктуу тажрыйба үйрөнүүнү талап кылган жумуштарда колдонулушу мүмкүн.

Бузуучу таасир

2019-жылы Сингапур университети роботторго адамдын терисинен да жакшыраак тийүү сезимин бере турган эң алдыңкы жасалма нерв системаларынын бирин иштеп чыга алды. Асинхрондук коддолгон электрондук тери (ACES) деп аталган бул аппарат "сезим маалыматтарын" тез өткөрүп берүү үчүн жеке сенсордук пикселдерди иштеткен. Мурунку жасалма тери моделдери бул пикселдерди ырааттуу иштетишкен, бул артта калуу жараткан. Команда тарабынан жүргүзүлгөн эксперименттерге ылайык, ACES тактилдик пикирге келгенде адамдын терисинен да жакшыраак. Аппарат басымды адамдын сезүү нерв системасынан 1,000 эсе тезирээк аныктай алат.

Ал арада 2021-жылы Түштүк Кореянын үч университетинин изилдөөчүлөрү жарыкка жооп берип, негизги иштерди аткара ала турган жасалма нерв системасын иштеп чыгышкан. Изилдөө жарыкты электрдик сигналга айландыруучу фотодиодду, роботтук колду, нейрондук схеманы жана синапс катары иштеген транзисторду камтыды. Жарык күйгүзүлгөн сайын, фотодиод аны сигналдарга которуп, механикалык транзистор аркылуу өтөт. Андан кийин сигналдар нейрондук схема тарабынан иштетилет, ал робот колго жарык күйөрү менен түшүп кете турган топту кармоого буйрук берет. Окумуштуулар бул технологияны роботтук кол акырында топту жерге түшкөндө кармап ала тургандай кылып иштеп чыгууга үмүттөнүүдө. Бул изилдөөнүн негизги максаты - неврологиялык оорулары бар адамдарды мурдагыдай тез башкара албаган буту-колдорун кайра башкарууга үйрөтүү.

Жасалма нерв системаларынын кесепеттери

Жасалма нерв системаларынын кеңири кесепеттери төмөнкүлөрдү камтышы мүмкүн:

Адам сымал териси бар гуманоид роботторду түзүү, алар стимулдарга адамдардай тез жооп бере алат.
Инсульт менен ооруган бейтаптар жана шал оорусу бар адамдар нерв системасына камтылган сенсордук схемалар аркылуу тийүү сезимин калыбына келтире алышат.
Алыскы операторлор роботтор эмнеге тийип жатканын сезе алышы менен, робототикалык машыгуу тактилдүү болуп калды. Бул өзгөчөлүк космосту изилдөө үчүн ыңгайлуу болушу мүмкүн.
Машиналар объекттерди бир эле учурда көрүп жана тийүү аркылуу аныктай алган тийүү таануудагы жетишкендиктер.
Адамдардын нерв системалары тезирээк рефлекстери менен күчөтүлгөн же өркүндөтүлгөн. Бул өнүгүү спортчулар жана аскерлер үчүн пайдалуу болушу мүмкүн.