ระบบประสาทเทียม: ในที่สุดหุ่นยนต์ก็สามารถรู้สึกได้หรือไม่?

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• November 24, 2023

สรุปข้อมูลเชิงลึก

ระบบประสาทเทียมซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากชีววิทยาของมนุษย์ กำลังเปลี่ยนแปลงปฏิสัมพันธ์ระหว่างหุ่นยนต์และโลกแห่งประสาทสัมผัส เริ่มต้นด้วยการศึกษาวิจัยในปี 2018 ซึ่งวงจรประสาทสัมผัสสามารถแยกแยะอักษรเบรลล์ได้ ไปจนถึงการสร้างผิวหนังเทียมของมหาวิทยาลัยสิงคโปร์ในปี 2019 ซึ่งเหนือกว่าการตอบสนองสัมผัสของมนุษย์ ระบบเหล่านี้มีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว การวิจัยของเกาหลีใต้ในปี 2021 ยังแสดงให้เห็นเพิ่มเติมถึงระบบตอบสนองต่อแสงที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ เทคโนโลยีเหล่านี้รับประกันประสาทสัมผัสเทียมที่ดีขึ้น หุ่นยนต์ที่เหมือนมนุษย์ การฟื้นฟูสมรรถภาพทางระบบประสาทที่ดีขึ้น การฝึกหุ่นยนต์แบบสัมผัส และแม้กระทั่งการตอบสนองของมนุษย์ ซึ่งอาจปฏิวัติสาขาการแพทย์ การทหาร และการสำรวจอวกาศ

บริบทของระบบประสาทเทียม

หนึ่งในการศึกษาครั้งแรกๆ เกี่ยวกับระบบประสาทเทียมคือในปี 2018 เมื่อนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและมหาวิทยาลัยแห่งชาติโซลสามารถสร้างระบบประสาทที่สามารถจดจำตัวอักษรอักษรเบรลล์ได้ ความสำเร็จนี้เกิดขึ้นได้ด้วยวงจรประสาทสัมผัสที่สามารถใส่เข้าไปในสิ่งปกคลุมคล้ายผิวหนังสำหรับอุปกรณ์เทียมและหุ่นยนต์แบบอ่อนได้ วงจรนี้มีส่วนประกอบสามส่วน ส่วนแรกเป็นเซ็นเซอร์สัมผัสที่สามารถตรวจจับจุดกดขนาดเล็กได้ องค์ประกอบที่สองคือเซลล์ประสาทอิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นซึ่งรับสัญญาณจากเซ็นเซอร์สัมผัส การรวมกันขององค์ประกอบที่หนึ่งและที่สองนำไปสู่การเปิดใช้งานทรานซิสเตอร์ซินแนปติกเทียมที่เลียนแบบไซแนปส์ของมนุษย์ (สัญญาณประสาทระหว่างเซลล์ประสาทสองตัวที่ถ่ายทอดข้อมูล) นักวิจัยได้ทดสอบวงจรประสาทของพวกเขาโดยการต่อมันเข้ากับขาของแมลงสาบ และใช้ระดับแรงกดต่างๆ กับเซ็นเซอร์ ขากระตุกตามปริมาณแรงกดที่ใช้

ข้อดีหลักประการหนึ่งของระบบประสาทเทียมคือสามารถเลียนแบบวิธีที่มนุษย์ตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกได้ ความสามารถนี้เป็นสิ่งที่คอมพิวเตอร์แบบเดิมไม่สามารถทำได้ ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์แบบเดิมไม่สามารถตอบสนองได้เร็วพอที่จะเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับงานต่างๆ เช่น การควบคุมแขนขาเทียมและหุ่นยนต์ แต่ระบบประสาทเทียมสามารถทำได้โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า "การขัดขวาง" การขัดขวางเป็นวิธีหนึ่งในการส่งข้อมูลโดยอิงจากวิธีที่เซลล์ประสาทสื่อสารกันในสมอง ช่วยให้สามารถรับส่งข้อมูลได้เร็วกว่าวิธีการทั่วไป เช่น สัญญาณดิจิทัล ข้อได้เปรียบนี้ทำให้ระบบประสาทเทียมเหมาะสมกับงานที่ต้องมีปฏิกิริยาตอบสนองอย่างรวดเร็ว เช่น การใช้หุ่นยนต์บังคับ นอกจากนี้ยังสามารถใช้สำหรับงานที่ต้องการการเรียนรู้ด้วยประสบการณ์ เช่น การจดจำใบหน้าหรือการนำทางในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน

ผลกระทบก่อกวน

ในปี 2019 มหาวิทยาลัยสิงคโปร์สามารถพัฒนาระบบประสาทเทียมที่ล้ำหน้าที่สุดระบบหนึ่ง ซึ่งสามารถให้หุ่นยนต์สัมผัสได้ดีกว่าผิวหนังมนุษย์ อุปกรณ์นี้เรียกว่า Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES) โดยจะประมวลผลพิกเซลเซ็นเซอร์แต่ละตัวเพื่อส่ง "ข้อมูลความรู้สึก" อย่างรวดเร็ว ผิวหนังเทียมรุ่นก่อนๆ ประมวลผลพิกเซลเหล่านี้ตามลำดับ ซึ่งทำให้เกิดความล่าช้า จากการทดลองที่จัดทำโดยทีมงาน ACES นั้นดีกว่าผิวหนังของมนุษย์เสียอีกในเรื่องการตอบสนองจากการสัมผัส อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถตรวจจับแรงกดได้เร็วกว่าระบบประสาทสัมผัสของมนุษย์ถึง 1,000 เท่า

ในขณะเดียวกันในปี 2021 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย XNUMX แห่งในเกาหลีใต้ได้พัฒนาระบบประสาทเทียมที่สามารถตอบสนองต่อแสงและทำงานพื้นฐานได้ การศึกษาประกอบด้วยโฟโตไดโอดที่แปลงแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า มือหุ่นยนต์ วงจรเซลล์ประสาท และทรานซิสเตอร์ที่ทำงานเป็นไซแนปส์ ทุกครั้งที่เปิดไฟ โฟโตไดโอดจะแปลเป็นสัญญาณซึ่งเดินทางผ่านทรานซิสเตอร์เชิงกล จากนั้นสัญญาณจะถูกประมวลผลโดยวงจรเซลล์ประสาท ซึ่งสั่งให้มือหุ่นยนต์จับลูกบอลที่ถูกตั้งโปรแกรมไว้ให้หล่นทันทีที่ไฟเปิด นักวิจัยหวังว่าจะพัฒนาเทคโนโลยีนี้เพื่อให้มือหุ่นยนต์สามารถจับลูกบอลทันทีที่ตกลงมาได้ในที่สุด เป้าหมายหลักที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาครั้งนี้คือการฝึกผู้ที่มีอาการทางระบบประสาทให้กลับมาควบคุมแขนขาของตนซึ่งไม่สามารถควบคุมได้เร็วเหมือนเมื่อก่อน 

ผลกระทบของระบบประสาทเทียม

ผลกระทบที่กว้างขึ้นของระบบประสาทเทียมอาจรวมถึง: 

• การสร้างหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่มีผิวหนังคล้ายมนุษย์ที่สามารถตอบสนองต่อสิ่งเร้าได้เร็วเท่ากับมนุษย์
• ผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองและผู้ที่มีภาวะที่เกี่ยวข้องกับอัมพาตสามารถฟื้นความรู้สึกจากการสัมผัสผ่านวงจรประสาทสัมผัสที่ฝังอยู่ในระบบประสาทของตนเอง
• การฝึกหุ่นยนต์มีการสัมผัสมากขึ้น โดยผู้ปฏิบัติงานระยะไกลสามารถสัมผัสได้ว่าหุ่นยนต์กำลังสัมผัสอะไรอยู่ คุณลักษณะนี้มีประโยชน์สำหรับการสำรวจอวกาศ
• ความก้าวหน้าในการจดจำการสัมผัสซึ่งเครื่องจักรสามารถระบุวัตถุโดยการมองเห็นและสัมผัสวัตถุไปพร้อม ๆ กัน
• มนุษย์มีระบบประสาทเสริมหรือเสริมด้วยการตอบสนองที่รวดเร็วกว่า การพัฒนานี้จะเป็นประโยชน์สำหรับนักกีฬาและทหาร

คำถามที่จะแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับ

• คุณสนใจที่จะมีระบบประสาทที่ดีขึ้นหรือไม่ เพราะเหตุใด
• หุ่นยนต์ที่รู้สึกได้มีประโยชน์อื่นๆ อีกบ้าง