VIDEO: Roboti koji osjećaju bol

Bol je tjelesni doživljaj patnje, osjećaj prenesen od osjetilnih živaca kroz leđnu moždinu i prema osjetnom području mozga, gdje se osjećaj doživljava. Unatoč svojoj neugodnosti, bol je važan dio postojanja ljudi i ostalih životinja i zapravo je ključna u njihovom opstanku. Bol potiče organizam da se oslobodi i riješi škodljivog stimulansa povezanog s njenim izvorom.

Prema mišljenju mnogih stručnjaka za umjetnu inteligenciju, pružanjem osjećaja boli, robotima i androidima bismo pružili veliki iskorak prema stvaranju umjetne ličnosti koja će iskazivati veću dozu ljudskosti, što će između ostaloga uključivati empatiju prema ljudima (i drugim robotima).

Tim istraživača na Sveučilištu u Glasgowu razvio je umjetnu kožu koja može doživjeti osjećaj boli i učiti iz tog osjećaja. To bi moglo pomoći u stvaranju nove generacije pametnih robota s ljudskom osjetljivošću, a istraživanje je nadahnuto načinom na koji ljudski periferni živčani sustav tumači signale s kože.

Znanstvenici koji stoje iza izuma kažu da je mehanička ruka opremljena pametnom kožom pokazala izvanrednu sposobnost da nauči reagirati na vanjske podražaje kao što je ubod u dlan jer koristi novu vrstu sustava za obradu temeljenu na sinaptičkim tranzistorima, koji oponašaju neuronske putove mozga kako bi naučili osjećati bol.

Stručnjaci desetljećima rade na izradi umjetne kože s osjetljivošću na dodir, s jednom široko istraženom metodom koja sadrži niz kontaktnih senzora na površini elektroničke kože kako bi joj omogućili otkrivanje kada dođe u dodir s predmetom.

Ali ti senzori obično proizvode veliku količinu podataka za koje je potrebno vrijeme da ih računalo pravilno obradi i na njih odgovori, uzrokujući kašnjenja koja bi smanjila potencijalnu učinkovitost kože u stvarnim zadacima.

Tim sa Sveučilišta u Glasgowu sada je osmislio novi prototip e-kože za koji vjeruju da je veliki napredak u području robotike osjetljive na dodir. Inspiraciju su crpili iz načina na koji ljudski periferni živčani sustav tumači signale s kože kako bi se eliminirala kašnjenja i potrošnja energije prethodnih koncepata.

Čim ljudska koža primi input, periferni živčani sustav počinje ga obrađivati ​​na mjestu kontakta, svodeći ga samo na vitalne informacije prije nego što se pošalje u mozak.

To smanjenje senzornih podataka omogućuje učinkovito korištenje komunikacijskih kanala potrebnih za slanje podataka u mozak, koji tada reagira gotovo odmah kako bi tijelo reagiralo na odgovarajući način.

Kako bi izgradili elektroničku kožu sposobnu za računski učinkovit odgovor nalik sinapsi, istraživači su ispisali mrežu od 168 sinaptičkih tranzistora izrađenih od nanožica cink-oksida izravno na površinu fleksibilne plastične površine.

Zatim su spojili sinaptički tranzistor sa senzorom kože preko dlana robotske ruke. Senzor registrira promjenu svog električnog otpora kada se dodirne, pri čemu lagani dodir odgovara maloj promjeni, a tvrđi stvara veću promjenu, kao što možete vidjeti u ovom videu.

Znanstvenici su rekli da je ovaj sustav osmišljen da oponaša način na koji senzorni neuroni rade u ljudskom tijelu.

U ovom dizajnu, sklop ugrađen u kožu djeluje kao umjetna sinapsa, smanjujući ulaz u jednostavni "šiljak" i ubrzavajući proces reakcije.

Tim je koristio različite izlazne vrijednosti tog skoka napona kako bi naučio kožu odgovarajućim reakcijama na simuliranu bol, što bi pokrenulo robotsku ruku da reagira.

Postavljanjem praga ulaznog napona da izazove reakciju, istraživači su otkrili da mogu natjerati robotsku ruku da se trgne od oštrog uboda u središte dlana.

Drugim riječima, naučio se odmaknuti od ovog izvora simulirane nelagode kroz proces obrade informacija koji oponaša način na koji radi ljudski živčani sustav.

Razvoj elektroničke kože najnovije je otkriće u fleksibilnim, rastezljivim tiskanim površinama odjela BEST (Group for Bendable Electronics and Sensing Technologies) Sveučilišta u Glasgowu, koju vodi profesor Ravinder Dahiya.

"Svi mi rano u životu učimo pravilno reagirati na neočekivane podražaje poput boli kako bismo spriječili da se ponovno povrijedimo", rekao je Dahiya i dodao kako razvoj ovog novog oblika elektroničke kože zapravo nije uključivao nanošenje boli kakvu poznajemo.

"To je jednostavno skraćeni način da se objasni proces učenja iz vanjskih podražaja. Ono što smo uspjeli stvoriti kroz ovaj proces je elektronička koža sposobna za distribuirano učenje na hardverskoj razini, koja ne mora slati poruke naprijed-natrag središnjem procesoru prije nego što poduzme akciju. Umjesto toga, uvelike ubrzava proces reagiranja na dodir smanjujući količinu potrebnog računanja. Vjerujemo da je ovo pravi korak naprijed u našem radu prema stvaranju velike neuromorfne tiskane elektroničke kože sposobne primjereno reagirati na podražaje."

Fengyuan Liu, član BEST grupe i koautor rada, dodao je: "U budućnosti bi ovo istraživanje moglo biti temelj za napredniju elektroničku kožu koja omogućuje robotima istraživati ​​svijet i komunicirati s njim na nove načine, ili izgradnju protetskih udova koji su sposobni za razinu osjetljivosti dodira koja će biti gotovo ljudska."

Novo istraživanje objavljeno u časopisu Science Robotics možete pronaći na ovoj poveznici.