Kunstige nervesystemer: Kan roboter endelig føle?

• Forfatter:
• forfatternavn

  Quantumrun Foresight
• November 24, 2023

Oppsummering av innsikt

Kunstige nervesystemer, som henter inspirasjon fra menneskelig biologi, transformerer samspillet mellom roboter og sanseverdenen. Fra og med en banebrytende 2018-studie der en sensorisk nervekrets kunne skjelne blindeskrift, til University of Singapores 2019-oppretting av en kunstig hud som overgår menneskelig taktil tilbakemelding, er disse systemene raskt fremme. Sørkoreansk forskning i 2021 demonstrerte videre et lysresponsivt system som kontrollerer robotbevegelse. Disse teknologiene lover forbedrede protetiske sanser, menneskelignende roboter, forbedret rehabilitering for nevrologiske svekkelser, taktil robottrening og til og med forsterkede menneskelige reflekser, som potensielt revolusjonerer medisinske, militære og romforskningsfelt.

Kontekst for kunstige nervesystemer

En av de aller første studiene innen kunstige nervesystemer var i 2018, da forskere fra Stanford University og Seoul National University var i stand til å lage et nervesystem som kunne gjenkjenne blindeskriftalfabetet. Denne bragden ble muliggjort av en sensorisk nervekrets som kan plasseres i et hudlignende deksel for proteser og myk robotikk. Denne kretsen hadde tre komponenter, den første var en berøringssensor som kunne oppdage små trykkpunkter. Den andre komponenten var en fleksibel elektronisk nevron som mottok signalene fra berøringssensoren. Kombinasjonen av den første og andre komponenten førte til aktivering av en kunstig synaptisk transistor som etterlignet menneskelige synapser (nervesignaler mellom to nevroner som videresender informasjon). Forskerne testet nervekretsen deres ved å koble den til et kakerlakkbein og bruke forskjellige trykknivåer på sensoren. Benet rykket i henhold til mengden trykk som ble brukt.

En av hovedfordelene med kunstige nervesystemer er at de kan etterligne måten mennesker reagerer på ytre stimuli. Denne muligheten er noe tradisjonelle datamaskiner ikke kan gjøre. For eksempel kan tradisjonelle datamaskiner ikke reagere raskt nok på skiftende miljøer – noe som er avgjørende for oppgaver som protesekontroll og robotikk. Men kunstige nervesystemer kan gjøre dette ved å bruke en teknikk som kalles "spiking". Spiking er en måte å overføre informasjon på som er basert på hvordan faktiske nevroner kommuniserer med hverandre i hjernen. Det gir mye raskere dataoverføring enn tradisjonelle metoder som digitale signaler. Denne fordelen gjør kunstige nervesystemer godt egnet for oppgaver som krever raske reaksjoner, for eksempel robotmanipulasjon. De kan også brukes til jobber som krever erfaringslæring, for eksempel ansiktsgjenkjenning eller navigering i komplekse miljøer.

Forstyrrende påvirkning

I 2019 var University of Singapore i stand til å utvikle et av de mest avanserte kunstige nervesystemene, som kan gi roboter en følelse av berøring som er enda bedre enn menneskelig hud. Kalt Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), behandlet denne enheten individuelle sensorpiksler for raskt å overføre "følelsesdata". De tidligere kunstige hudmodellene behandlet disse pikslene sekvensielt, noe som skapte etterslep. I følge eksperimenter utført av teamet er ACES enda bedre enn menneskelig hud når det kommer til taktil tilbakemelding. Enheten kunne oppdage trykk over 1,000 ganger raskere enn det menneskelige sensoriske nervesystemet.

I mellomtiden, i 2021, utviklet forskere fra tre sørkoreanske universiteter et kunstig nervesystem som kan reagere på lys og utføre grunnleggende oppgaver. Studien omfattet en fotodiode som konverterer lys til et elektrisk signal, en robothånd, en nevronkrets og en transistor som fungerer som en synapse. Hver gang et lys slås på, oversetter fotodioden det til signaler, som går gjennom den mekaniske transistoren. Signalene blir deretter behandlet av nevronkretsen, som kommanderer robothånden til å fange ballen som er programmert til å slippe så snart lyset slås på. Forskere håper å utvikle teknologien slik at robothånden til slutt kan fange ballen så snart den faller. Hovedmålet bak denne studien er å trene mennesker med nevrologiske tilstander til å gjenvinne kontroll over lemmene sine som de ikke kan kontrollere så raskt som de pleide. 

Implikasjoner av kunstige nervesystemer

Større implikasjoner av kunstige nervesystemer kan omfatte: 

• Opprettelsen av humanoide roboter med menneskelignende hud som kan reagere like raskt på stimuli som mennesker.
• Slagpasienter og personer med lammelsesrelaterte tilstander som kan gjenvinne berøringssansen gjennom sensoriske kretser innebygd i nervesystemet.
• Robottrening blir mer taktil, med eksterne operatører som kan føle hva robotene berører. Denne funksjonen kan være nyttig for romutforskning.
• Fremskritt innen berøringsgjenkjenning der maskiner kan identifisere objekter ved å se og berøre dem samtidig.
• Mennesker som har forsterket eller forbedret nervesystem med raskere reflekser. Denne utviklingen kan være fordelaktig for idrettsutøvere og soldater.

Spørsmål å kommentere

• Vil du være interessert i å få et forbedret nervesystem?
• Hva er de andre potensielle fordelene med roboter som kan føle?