Sisteme nervoase artificiale: pot roboții să simtă în sfârșit?

• Autor:
• Numele autorului

  Previziune Quantumrun
• Noiembrie 24, 2023

Rezumat perspectivă

Sistemele nervoase artificiale, inspirate din biologia umană, transformă interacțiunea dintre roboți și lumea senzorială. Începând cu un studiu seminal din 2018, în care un circuit nervos senzorial ar putea discerne Braille, până la crearea în 2019 de către Universitatea din Singapore a unei pielii artificiale care depășește feedbackul tactil uman, aceste sisteme avansează rapid. Cercetările sud-coreene din 2021 au demonstrat în continuare un sistem sensibil la lumină care controlează mișcarea robotică. Aceste tehnologii promit simțuri protetice îmbunătățite, roboți asemănători omului, reabilitare îmbunătățită pentru deficiențe neurologice, antrenament robotic tactil și chiar reflexe umane augmentate, potențial revoluționând domeniile medicale, militare și de explorare a spațiului.

Contextul sistemului nervos artificial

Unul dintre primele studii asupra sistemelor nervoase artificiale a fost în 2018, când cercetătorii de la Universitatea Stanford și de la Universitatea Națională din Seul au reușit să creeze un sistem nervos care să recunoască alfabetul Braille. Această performanță a fost activată de un circuit nervos senzorial care poate fi plasat într-o acoperire asemănătoare pielii pentru dispozitive protetice și robotică moale. Acest circuit avea trei componente, prima fiind un senzor tactil care putea detecta puncte mici de presiune. A doua componentă a fost un neuron electronic flexibil care a primit semnalele de la senzorul tactil. Combinația dintre prima și a doua componentă a dus la activarea unui tranzistor sinaptic artificial care imita sinapsele umane (semnale nervoase dintre doi neuroni care transmit informații). Cercetătorii și-au testat circuitul nervos conectându-l la un picior de gândac și aplicând diferite niveluri de presiune la senzor. Piciorul s-a zvâcnit în funcție de presiunea aplicată.

Unul dintre principalele avantaje ale sistemelor nervoase artificiale este că pot imita modul în care oamenii răspund la stimulii externi. Această capacitate este ceva ce computerele tradiționale nu o pot face. De exemplu, computerele tradiționale nu pot reacționa suficient de rapid la mediile în schimbare – ceva care este esențial pentru sarcini precum controlul protezelor membre și robotică. Dar sistemele nervoase artificiale pot face acest lucru folosind o tehnică numită „spiking”. Spikingul este o modalitate de transmitere a informațiilor care se bazează pe modul în care neuronii comunică între ei în creier. Permite o transmisie de date mult mai rapidă decât metodele tradiționale, cum ar fi semnalele digitale. Acest avantaj face ca sistemele nervoase artificiale să fie potrivite pentru sarcini care necesită reacții rapide, cum ar fi manipularea robotică. Ele pot fi folosite și pentru joburi care necesită experiență de învățare, cum ar fi recunoașterea facială sau navigarea în medii complexe.

Impact perturbator

În 2019, Universitatea din Singapore a reușit să dezvolte unul dintre cele mai avansate sisteme nervoase artificiale, care le poate oferi roboților un simț al atingerii chiar mai bun decât pielea umană. Denumit Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), acest dispozitiv a procesat pixeli individuali ai senzorului pentru a transmite rapid „date despre sentimente”. Modelele anterioare de piele artificială procesau acești pixeli secvențial, ceea ce a creat un decalaj. Conform experimentelor efectuate de echipă, ACES este chiar mai bun decât pielea umană când vine vorba de feedback tactil. Dispozitivul ar putea detecta presiunea de peste 1,000 de ori mai rapid decât sistemul nervos senzorial uman.

Între timp, în 2021, cercetătorii de la trei universități sud-coreene au dezvoltat un sistem nervos artificial care poate răspunde la lumină și poate face sarcini de bază. Studiul a cuprins o fotodiodă care transformă lumina într-un semnal electric, o mână robotică, un circuit neuron și un tranzistor care funcționează ca o sinapsă. De fiecare dată când o lumină este aprinsă, fotodioda o traduce în semnale, care circulă prin tranzistorul mecanic. Semnalele sunt apoi procesate de circuitul neuron, care comandă mâinii robotului să prindă mingea care este programată să cadă imediat ce lumina se aprinde. Cercetătorii speră să dezvolte tehnologia astfel încât mâna robotică să poată prinde în cele din urmă mingea de îndată ce aceasta cade. Scopul principal din spatele acestui studiu este de a antrena persoanele cu afecțiuni neurologice să-și recapete controlul asupra membrelor pe care nu le pot controla la fel de repede ca înainte. 

Implicațiile sistemelor nervoase artificiale

Implicațiile mai largi ale sistemelor nervoase artificiale pot include: 

• Crearea de roboți umanoizi cu piele asemănătoare omului care pot răspunde la stimuli la fel de repede ca oamenii.
• Pacienții cu AVC și persoanele cu afecțiuni legate de paralizie reușind să-și recapete simțul tactil prin circuitele senzoriale încorporate în sistemul lor nervos.
• Antrenamentul robotic devine mai tactil, cu operatorii de la distanță capabili să simtă ceea ce ating roboții. Această caracteristică poate fi utilă pentru explorarea spațiului.
• Progrese în recunoașterea tactilă în care mașinile pot identifica obiecte văzând și atingându-le simultan.
• Oamenii care au un sistem nervos crescut sau îmbunătățit, cu reflexe mai rapide. Această dezvoltare poate fi avantajoasă pentru sportivi și soldați.

Întrebări de comentat

• Ați fi interesat să aveți un sistem nervos îmbunătățit?
• Care sunt celelalte beneficii potențiale ale roboților pe care le pot simți?