Artificiella nervsystem: Kan robotar äntligen känna?

• Författare:
• författarnamn

  Quantumrun Framsyn
• November 24, 2023

Insiktssammanfattning

Artificiella nervsystem, som hämtar inspiration från mänsklig biologi, förändrar interaktionen mellan robotar och sinnesvärlden. Börjar med en framgångsstudie från 2018 där en sensorisk nervkrets kunde urskilja punktskrift, till University of Singapores skapelse 2019 av en konstgjord hud som överträffar mänsklig taktil feedback, dessa system utvecklas snabbt. Sydkoreansk forskning 2021 visade ytterligare ett ljuskänsligt system som styr robotrörelser. Dessa teknologier lovar förbättrade protetiska sinnen, människoliknande robotar, förbättrad rehabilitering för neurologiska funktionsnedsättningar, taktil robotträning och till och med förstärkta mänskliga reflexer, vilket potentiellt revolutionerar medicinska, militära och rymdutforskningsfält.

Kontext av konstgjorda nervsystem

En av de allra första studierna i artificiella nervsystem var 2018, då forskare från Stanford University och Seoul National University kunde skapa ett nervsystem som kunde känna igen punktskriftsalfabetet. Denna bedrift möjliggjordes av en sensorisk nervkrets som kan placeras i ett hudliknande skydd för proteser och mjuk robotik. Denna krets hade tre komponenter, den första var en beröringssensor som kunde detektera små tryckpunkter. Den andra komponenten var en flexibel elektronisk neuron som tog emot signalerna från beröringssensorn. Kombinationen av de första och andra komponenterna ledde till aktiveringen av en artificiell synaptisk transistor som efterliknade mänskliga synapser (nervsignaler mellan två neuroner som vidarebefordrar information). Forskarna testade sin nervkrets genom att koppla den till ett kackerlackaben och applicera olika trycknivåer på sensorn. Benet ryckte efter hur mycket tryck som applicerades.

En av de största fördelarna med artificiella nervsystem är att de kan efterlikna hur människor reagerar på yttre stimuli. Denna förmåga är något som traditionella datorer inte kan göra. Till exempel kan traditionella datorer inte reagera tillräckligt snabbt på föränderliga miljöer – något som är nödvändigt för uppgifter som proteskontroll och robotteknik. Men artificiella nervsystem kan göra detta genom att använda en teknik som kallas "spikning". Spiking är ett sätt att överföra information som är baserat på hur verkliga nervceller kommunicerar med varandra i hjärnan. Det möjliggör mycket snabbare dataöverföring än traditionella metoder som digitala signaler. Denna fördel gör artificiella nervsystem väl lämpade för uppgifter som kräver snabba reaktioner, såsom robotmanipulation. De kan också användas för jobb som kräver erfarenhetsinlärning, som ansiktsigenkänning eller navigering i komplexa miljöer.

Störande inverkan

2019 kunde University of Singapore utveckla ett av de mest avancerade artificiella nervsystemen, som kan ge robotar en känselkänsla som är ännu bättre än mänsklig hud. Denna enhet, som kallas Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES), bearbetade individuella sensorpixlar för att snabbt överföra "känslodata". De tidigare artificiella hudmodellerna bearbetade dessa pixlar sekventiellt, vilket skapade en fördröjning. Enligt experiment som gjorts av teamet är ACES till och med bättre än mänsklig hud när det kommer till taktil feedback. Enheten kunde upptäcka tryck över 1,000 XNUMX gånger snabbare än det mänskliga sensoriska nervsystemet.

Under tiden, 2021, utvecklade forskare från tre sydkoreanska universitet ett artificiellt nervsystem som kan reagera på ljus och utföra grundläggande uppgifter. Studien omfattade en fotodiod som omvandlar ljus till en elektrisk signal, en robothand, en neuronkrets och en transistor som fungerar som en synaps. Varje gång ett ljus tänds översätter fotodioden det till signaler som går genom den mekaniska transistorn. Signalerna bearbetas sedan av neuronkretsen, som beordrar robothanden att fånga bollen som är programmerad att släppa så snart ljuset tänds. Forskare hoppas kunna utveckla tekniken så att robothanden så småningom kan fånga bollen så fort den tappar. Huvudmålet bakom denna studie är att träna personer med neurologiska tillstånd att återta kontrollen över sina lemmar som de inte kan kontrollera lika snabbt som de brukade göra. 

Konsekvenser av artificiella nervsystem

Vidare implikationer av artificiella nervsystem kan inkludera: 

• Skapandet av humanoida robotar med människoliknande hud som kan svara på stimuli lika snabbt som människor.
• Strokepatienter och personer med förlamningsrelaterade tillstånd kan återfå sin känsel genom sensoriska kretsar inbäddade i deras nervsystem.
• Robotträning blir mer taktil, med fjärroperatörer som kan känna vad robotarna rör vid. Denna funktion kan vara praktisk för utforskning av rymden.
• Framsteg inom beröringsigenkänning där maskiner kan identifiera objekt genom att samtidigt se och röra dem.
• Människor som har förstärkta eller förbättrade nervsystem med snabbare reflexer. Denna utveckling kan vara fördelaktig för idrottare och soldater.

Frågor att kommentera

• Skulle du vara intresserad av att få ett förstärkt nervsystem?
• Vilka är de andra potentiella fördelarna med robotar som kan kännas?