Umělý nervový systém: Mohou roboti konečně cítit?

• Autor:
• jméno autora

  Quantumrun Foresight
• Listopadu 24, 2023

Shrnutí statistik

Umělé nervové systémy, čerpající inspiraci z lidské biologie, transformují interakci mezi roboty a smyslovým světem. Počínaje zásadní studií z roku 2018, kde by obvod smyslových nervů mohl rozeznat Braillovo písmo, až po vytvoření umělé kůže na Singapurské univerzitě v roce 2019, která překonává lidskou hmatovou zpětnou vazbu, tyto systémy rychle postupují vpřed. Jihokorejský výzkum v roce 2021 dále prokázal systém reagující na světlo, který řídí robotický pohyb. Tyto technologie slibují vylepšené protetické smysly, roboty podobné lidem, zlepšenou rehabilitaci pro neurologická postižení, hmatový robotický trénink a dokonce i rozšířené lidské reflexy, což může způsobit revoluci v oblasti medicíny, armády a vesmírného průzkumu.

Kontext umělého nervového systému

Jedna z vůbec prvních studií o umělých nervových systémech byla v roce 2018, kdy vědci ze Stanfordské univerzity a Soulské národní univerzity dokázali vytvořit nervový systém, který dokáže rozpoznat Braillovo písmo. Tento výkon umožnil senzorický nervový okruh, který lze umístit do kožního krytu pro protetická zařízení a měkkou robotiku. Tento obvod měl tři součásti, první byl dotykový senzor, který dokázal detekovat malé tlakové body. Druhou součástí byl flexibilní elektronický neuron, který přijímal signály z dotykového senzoru. Kombinace první a druhé složky vedla k aktivaci umělého synaptického tranzistoru, který napodoboval lidské synapse (nervové signály mezi dvěma neurony, které přenášejí informace). Vědci otestovali svůj nervový obvod tak, že jej zavěsili na švábovou nohu a použili na senzor různé úrovně tlaku. Noha sebou cukala podle velikosti tlaku.

Jednou z hlavních výhod umělých nervových systémů je, že mohou napodobovat způsob, jakým lidé reagují na vnější podněty. Tato schopnost je něco, co tradiční počítače nedokážou. Tradiční počítače například nedokážou dostatečně rychle reagovat na měnící se prostředí – něco, co je nezbytné pro úkoly, jako je ovládání protetických končetin a robotika. Ale umělý nervový systém to může udělat pomocí techniky zvané „spiking“. Spiking je způsob přenosu informací, který je založen na tom, jak spolu skutečné neurony komunikují v mozku. Umožňuje mnohem rychlejší přenos dat než tradiční metody, jako jsou digitální signály. Díky této výhodě jsou umělé nervové systémy vhodné pro úkoly, které vyžadují rychlé reakce, jako je robotická manipulace. Mohou být také použity pro práce vyžadující zkušenostní učení, jako je rozpoznávání obličeje nebo navigace ve složitých prostředích.

Rušivý dopad

V roce 2019 dokázala Singapurská univerzita vyvinout jeden z nejpokročilejších umělých nervových systémů, který dokáže dát robotům pocit dotyku, který je ještě lepší než lidská kůže. Toto zařízení s názvem Asynchronous Coded Electronic Skin (ACES) zpracovalo jednotlivé pixely snímače tak, aby rychle přenášelo „údaje o pocitech“. Předchozí modely umělé kůže zpracovávaly tyto pixely postupně, což způsobilo zpoždění. Podle experimentů provedených týmem je ACES ještě lepší než lidská kůže, pokud jde o hmatovou zpětnou vazbu. Zařízení dokázalo detekovat tlak více než 1,000krát rychleji než lidský smyslový nervový systém.

Mezitím v roce 2021 výzkumníci ze tří jihokorejských univerzit vyvinuli umělý nervový systém, který dokáže reagovat na světlo a dělat základní úkoly. Studie zahrnovala fotodiodu, která přeměňuje světlo na elektrický signál, robotickou ruku, neuronový obvod a tranzistor, který funguje jako synapse. Pokaždé, když se rozsvítí světlo, fotodioda jej převede na signály, které procházejí mechanickým tranzistorem. Signály jsou pak zpracovávány neuronovým obvodem, který přikazuje robotické ruce chytit míček, který je naprogramován tak, aby spadl, jakmile se rozsvítí světlo. Vědci doufají, že vyvinou technologii tak, aby robotická ruka mohla nakonec chytit míč, jakmile spadne. Hlavním cílem této studie je vycvičit lidi s neurologickými potížemi, aby znovu získali kontrolu nad svými končetinami, které nemohou ovládat tak rychle jako dříve. 

Důsledky umělých nervových systémů

Širší důsledky umělých nervových systémů mohou zahrnovat: 

• Vytvoření humanoidních robotů s kůží podobnou lidské, kteří dokážou reagovat na podněty stejně rychle jako lidé.
• Pacienti s mrtvicí a lidé s onemocněními souvisejícími s ochrnutím, kteří jsou schopni znovu získat smysl pro hmat prostřednictvím smyslových obvodů zabudovaných do jejich nervového systému.
• Robotický výcvik se stává hmatatelnějším a vzdálení operátoři mohou cítit, čeho se roboti dotýkají. Tato funkce se může hodit při průzkumu vesmíru.
• Pokroky v rozpoznávání dotyků, kdy stroje mohou identifikovat objekty tím, že je současně vidí a dotknou se jich.
• Lidé s rozšířeným nebo vylepšeným nervovým systémem s rychlejšími reflexy. Tento vývoj může být výhodný pro sportovce a vojáky.

Otázky ke komentáři

• Měli byste zájem o posílení nervového systému?
• Jaké jsou další potenciální výhody robotů, které mohou cítit?