Yapay sinir sistemleri: Robotlar sonunda hissedebilecek mi?

• Yazar:
• Yazar adı

  Kuantumrun Öngörüsü
• 24 Kasım 2023

Analiz özeti

İnsan biyolojisinden ilham alan yapay sinir sistemleri, robotlar ile duyu dünyası arasındaki etkileşimi dönüştürüyor. Duyusal sinir devresinin Braille alfabesini ayırt edebildiği ufuk açıcı bir 2018 çalışmasıyla başlayarak, Singapur Üniversitesi'nin 2019'da insanın dokunsal geri bildirimini aşan yapay bir deri yaratmasına kadar, bu sistemler hızla ilerlemektedir. 2021'deki Güney Kore araştırması, robotik hareketi kontrol eden ışığa duyarlı bir sistemi daha da ortaya koydu. Bu teknolojiler gelişmiş protez duyuları, insan benzeri robotlar, nörolojik bozukluklar için geliştirilmiş rehabilitasyon, dokunsal robotik eğitim ve hatta artırılmış insan refleksleri vaat ederek tıbbi, askeri ve uzay araştırma alanlarında potansiyel olarak devrim yaratacak niteliktedir.

Yapay sinir sistemleri bağlamı

Yapay sinir sistemleriyle ilgili ilk çalışmalardan biri, 2018 yılında Stanford Üniversitesi ve Seul Ulusal Üniversitesi'nden araştırmacıların Braille alfabesini tanıyabilen bir sinir sistemi oluşturmayı başardıkları zamandı. Bu başarı, protez cihazlar ve yumuşak robotlar için deri benzeri bir kaplamaya yerleştirilebilen duyusal sinir devresi sayesinde mümkün oldu. Bu devrenin üç bileşeni vardı; ilki küçük basınç noktalarını algılayabilen bir dokunma sensörüydü. İkinci bileşen ise dokunmatik sensörden gelen sinyalleri alan esnek bir elektronik nörondu. Birinci ve ikinci bileşenlerin kombinasyonu, insan sinapslarını (bilgi ileten iki nöron arasındaki sinir sinyalleri) taklit eden yapay bir sinaptik transistörün aktivasyonuna yol açtı. Araştırmacılar sinir devrelerini bir hamamböceği bacağına bağlayarak ve sensöre farklı basınç seviyeleri uygulayarak test ettiler. Bacak uygulanan basınç miktarına göre seğiriyordu.

Yapay sinir sistemlerinin en önemli avantajlarından biri, insanların dış uyaranlara tepki verme şeklini taklit edebilmeleridir. Bu yetenek, geleneksel bilgisayarların yapamayacağı bir şeydir. Örneğin, geleneksel bilgisayarlar değişen ortamlara yeterince hızlı tepki veremez; bu, protez uzuv kontrolü ve robot teknolojisi gibi görevler için çok önemli. Ancak yapay sinir sistemleri bunu "spiking" adı verilen bir teknik kullanarak yapabilir. Spiking, beyindeki gerçek nöronların birbirleriyle nasıl iletişim kurduğuna dayanan bilgi aktarmanın bir yoludur. Dijital sinyaller gibi geleneksel yöntemlere göre çok daha hızlı veri aktarımına olanak tanır. Bu avantaj, yapay sinir sistemlerini robotik manipülasyon gibi hızlı tepkiler gerektiren görevler için çok uygun hale getiriyor. Ayrıca yüz tanıma veya karmaşık ortamlarda gezinme gibi deneyim gerektiren öğrenme gerektiren işlerde de kullanılabilirler.

Yıkıcı etki

2019 yılında Singapur Üniversitesi, robotlara insan derisinden bile daha iyi bir dokunma hissi verebilen en gelişmiş yapay sinir sistemlerinden birini geliştirmeyi başardı. Asenkron Kodlu Elektronik Cilt (ACES) olarak adlandırılan bu cihaz, "duygu verilerini" hızlı bir şekilde iletmek için bireysel sensör piksellerini işliyor. Önceki yapay deri modelleri bu pikselleri sırayla işliyordu ve bu da bir gecikme yaratıyordu. Ekibin gerçekleştirdiği deneylere göre ACES, dokunsal geri bildirim konusunda insan derisinden bile daha iyi. Cihaz, basıncı insanın duyusal sinir sisteminden 1,000 kat daha hızlı algılayabiliyor.

Bu arada, 2021 yılında Güney Kore'deki üç üniversiteden araştırmacılar, ışığa tepki verebilen ve temel görevleri yerine getirebilen yapay bir sinir sistemi geliştirdiler. Çalışma, ışığı elektrik sinyaline dönüştüren bir fotodiyot, robotik bir el, bir nöron devresi ve sinaps görevi gören bir transistörden oluşuyordu. Bir ışık her açıldığında, fotodiyot onu mekanik transistörden geçen sinyallere dönüştürür. Sinyaller daha sonra robotik ele, ışık açılır açılmaz düşmesi için programlanan topu yakalama komutunu veren nöron devresi tarafından işleniyor. Araştırmacılar, robotik elin topu düşer düşmez yakalayabilmesini sağlayacak teknolojiyi geliştirmeyi umuyorlar. Bu çalışmanın ardındaki temel amaç, nörolojik rahatsızlıkları olan insanları, kontrol edemedikleri uzuvlarının kontrolünü eskisi kadar hızlı bir şekilde yeniden kazanmaları için eğitmektir. 

Yapay sinir sistemlerinin etkileri

Yapay sinir sistemlerinin daha geniş etkileri şunları içerebilir: 

• Uyaranlara insanlar kadar hızlı tepki verebilen, insana benzer cilde sahip insansı robotların yaratılması.
• İnme hastaları ve felçle ilişkili rahatsızlıkları olan kişiler, sinir sistemlerine yerleştirilmiş duyusal devreler aracılığıyla dokunma duyularını yeniden kazanabiliyorlar.
• Uzaktan operatörlerin robotların neye dokunduğunu hissedebilmesi sayesinde robotik eğitim daha dokunsal hale geliyor. Bu özellik uzay araştırmaları için kullanışlı olabilir.
• Makinelerin nesneleri aynı anda görerek ve dokunarak tanımlayabildiği dokunma tanıma alanındaki gelişmeler.
• Daha hızlı reflekslere sahip, güçlendirilmiş veya geliştirilmiş sinir sistemlerine sahip insanlar. Bu gelişme sporcular ve askerler için avantajlı olabilir.

Yorum yapılacak sorular

• Gelişmiş bir sinir sistemine sahip olmak ilginizi çeker mi?
• Hissedebilen robotların diğer potansiyel faydaları nelerdir?