Artefaritaj nervaj sistemoj: Ĉu robotoj povas finfine senti?

• Aŭtoro:
• Aŭtora nomo

  Quantumrun Foresight
• Novembro 24, 2023

Enrigarda resumo

Artefaritaj nervaj sistemoj, inspiritaj el homa biologio, transformas la interagadon inter robotoj kaj la sensa mondo. Komencante kun pionira studo de 2018, kie sensa nervcirkvito povis percepti Brajlon, ĝis la kreado de artefarita haŭto de la Universitato de Singapuro en 2019 superanta homan tuŝan retrosciigon, ĉi tiuj sistemoj rapide progresas. Sudkorea esplorado en 2021 plue pruvis lum-respondeman sistemon kiu kontrolas robotan movadon. Ĉi tiuj teknologioj promesas plifortigitajn prostetajn sentojn, homsimilajn robotojn, plibonigitan rehabilitadon por neŭrologiaj kripliĝoj, palpa robota trejnado kaj eĉ pligrandigitaj homaj refleksoj, eble revoluciante medicinajn, armeajn kaj kosmoesplorkampojn.

Kunteksto de artefaritaj nervaj sistemoj

Unu el la unuaj studoj pri artefaritaj nervaj sistemoj estis en 2018, kiam esploristoj de Universitato Stanford kaj Nacia Universitato de Seulo povis krei nervan sistemon, kiu povis rekoni la brajlan alfabeton. Ĉi tiu heroaĵo estis ebligita per sensa nervcirkvito kiu povas esti metita en haŭt-similan kovraĵon por prostezaj aparatoj kaj mola robotiko. Tiu cirkvito havis tri komponentojn, la unua estante tuŝsensilo kiu povis detekti malgrandajn prempunktojn. La dua komponento estis fleksebla elektronika neŭrono kiu ricevis la signalojn de la tuŝsensilo. La kombinaĵo de la unua kaj dua komponentoj kaŭzis la aktivigon de artefarita sinapta transistoro kiu imitis homajn sinapsojn (nervaj signaloj inter du neŭronoj kiuj relajis informojn). La esploristoj testis sian nervan cirkviton alkroĉante ĝin al blatkruro kaj aplikante malsamajn premnivelojn al la sensilo. La kruro ekmoviĝis laŭ la kvanto de premo aplikata.

Unu el la ĉefaj avantaĝoj de artefaritaj nervaj sistemoj estas ke ili povas imiti la manieron kiel homoj respondas al eksteraj stimuloj. Ĉi tiu kapablo estas io, kion tradiciaj komputiloj ne povas fari. Ekzemple, tradiciaj komputiloj ne povas reagi sufiĉe rapide al ŝanĝiĝantaj medioj - io, kio estas esenca por taskoj kiel prosteta membrokontrolo kaj robotiko. Sed artefaritaj nervaj sistemoj povas fari tion uzante teknikon nomatan "pikado". Spiking estas maniero transdoni informojn, kiu baziĝas sur kiel realaj neŭronoj komunikas unu kun la alia en la cerbo. Ĝi permesas multe pli rapidan transdonon de datumoj ol tradiciaj metodoj kiel ciferecaj signaloj. Ĉi tiu avantaĝo igas artefaritajn nervajn sistemojn bone taŭgaj por taskoj, kiuj postulas rapidajn reagojn, kiel robota manipulado. Ili ankaŭ povas esti uzataj por laboroj, kiuj postulas spertan lernadon, kiel vizaĝrekono aŭ navigado de kompleksaj medioj.

Disrompa efiko

En 2019, la Universitato de Singapuro povis evoluigi unu el la plej altnivelaj artefaritaj nervaj sistemoj, kiu povas doni al robotoj senton de tuŝo kiu estas eĉ pli bona ol homa haŭto. Nomita Nesinkrona Kodita Elektronika Haŭto (ACES), ĉi tiu aparato prilaboris individuajn sensilpikselojn por rapide transdoni "sentajn datumojn". La antaŭaj artefaritaj haŭtomodeloj prilaboris ĉi tiujn pikselojn sinsekve, kio kreis malfruon. Laŭ eksperimentoj faritaj de la teamo, ACES estas eĉ pli bona ol homa haŭto kiam temas pri palpa reago. La aparato povus detekti premon pli ol 1,000 fojojn pli rapide ol la homa sensa nerva sistemo.

Dume, en 2021, esploristoj de tri sudkoreaj universitatoj evoluigis artefaritan nervan sistemon, kiu povas respondi al lumo kaj fari bazajn taskojn. La studo konsistis el fotodiodo kiu konvertas lumon en elektran signalon, robotan manon, neŭronan cirkviton, kaj transistoron kiu funkcias kiel sinapso. Ĉiufoje kiam lumo estas ŝaltita, la fotodiodo tradukas ĝin en signalojn, kiuj vojaĝas tra la mekanika transistoro. La signaloj tiam estas prilaboritaj per la neŭroncirkvito, kiu ordonas al la robotmano kapti la pilkon kiu estas programita por fali tuj kiam la lumo ŝaltas. Esploristoj esperas evoluigi la teknologion tiel ke la robota mano povas eventuale kapti la pilkon tuj kiam ĝi falas. La ĉefa celo malantaŭ ĉi tiu studo estas trejni homojn kun neŭrologiaj kondiĉoj por reakiri kontrolon de siaj membroj, kiujn ili ne povas kontroli tiel rapide kiel ili antaŭe. 

Implikoj de artefaritaj nervaj sistemoj

Pli larĝaj implicoj de artefaritaj nervaj sistemoj povas inkludi: 

• La kreado de humanoidaj robotoj kun homsimila haŭto kiu povas respondi al stimuloj same rapide kiel homoj.
• Bataj pacientoj kaj homoj kun paraliz-rilataj kondiĉoj povantaj reakiri sian senton de tuŝo per sensaj cirkvitoj enigitaj en sia nerva sistemo.
• Robota trejnado iĝas pli palpa, kun foraj funkciigistoj kapablaj senti tion, kion la robotoj tuŝas. Ĉi tiu funkcio povas esti oportuna por kosmoesploro.
• Progresoj en tuŝrekono kie maŝinoj povas identigi objektojn samtempe vidante kaj tuŝante ilin.
• Homoj pligrandigitaj aŭ plifortigitaj nervaj sistemoj kun pli rapidaj refleksoj. Ĉi tiu evoluo povas esti avantaĝa por atletoj kaj soldatoj.

Demandoj por komenti

• Ĉu vi interesus havi plifortigitan nervan sistemon?
• Kio estas la aliaj eblaj avantaĝoj de robotoj kiuj povas senti?