Quantumrun

CRÉDITO DA IMAXE:

iStock

Sistemas nerviosos artificiais: os robots poden sentir finalmente?

Os sistemas nerviosos artificiais poderían finalmente dar aos membros protésicos e robóticos o sentido do tacto.

autor:
nome do autor
Previsión de Quantumrun
Novembro 24, 2023

Resumo de insight

Os sistemas nerviosos artificiais, inspirándose na bioloxía humana, están transformando a interacción entre os robots e o mundo sensorial. Comezando cun estudo seminal de 2018 onde un circuíto nervioso sensorial podería discernir Braille, ata a creación da Universidade de Singapur en 2019 dunha pel artificial que supera a retroalimentación táctil humana, estes sistemas están avanzando rapidamente. A investigación surcoreana en 2021 demostrou ademais un sistema sensible á luz que controla o movemento robótico. Estas tecnoloxías prometen sentidos protésicos mellorados, robots semellantes aos humanos, mellora da rehabilitación para deficiencias neurolóxicas, adestramento robótico táctil e mesmo reflexos humanos aumentados, o que pode revolucionar os campos médicos, militares e de exploración espacial.

Contexto do sistema nervioso artificial

Un dos primeiros estudos sobre sistemas nerviosos artificiais foi en 2018, cando os investigadores da Universidade de Stanford e da Universidade Nacional de Seúl puideron crear un sistema nervioso que puidese recoñecer o alfabeto Braille. Esta fazaña foi habilitada por un circuíto nervioso sensorial que se pode colocar nunha cuberta semellante á pel para dispositivos protésicos e robótica branda. Este circuíto tiña tres compoñentes, sendo o primeiro un sensor táctil que podía detectar pequenos puntos de presión. O segundo compoñente era unha neurona electrónica flexible que recibía os sinais do sensor táctil. A combinación do primeiro e o segundo compoñentes levou á activación dun transistor sináptico artificial que imitaba as sinapses humanas (sinais nerviosos entre dúas neuronas que transmiten información). Os investigadores probaron o seu circuíto nervioso conectándoo a unha pata de cascuda e aplicando diferentes niveis de presión ao sensor. A perna torcíase segundo a cantidade de presión aplicada.

Unha das principais vantaxes dos sistemas nerviosos artificiais é que poden imitar a forma en que os humanos responden aos estímulos externos. Esta capacidade é algo que os ordenadores tradicionais non poden facer. Por exemplo, os ordenadores tradicionais non poden reaccionar o suficientemente rápido ante ambientes cambiantes, algo que é esencial para tarefas como o control das extremidades protésicas e a robótica. Pero os sistemas nerviosos artificiais poden facelo usando unha técnica chamada "spiking". Spiking é unha forma de transmitir información que se basea en como as neuronas reais se comunican entre si no cerebro. Permite unha transmisión de datos moito máis rápida que os métodos tradicionais como os sinais dixitais. Esta vantaxe fai que os sistemas nerviosos artificiais sexan ben axeitados para tarefas que requiren reaccións rápidas, como a manipulación robótica. Tamén se poden utilizar para traballos que requiren aprendizaxe experiencia, como o recoñecemento facial ou a navegación en ambientes complexos.

Impacto perturbador

En 2019, a Universidade de Singapur foi capaz de desenvolver un dos sistemas nerviosos artificiais máis avanzados, que pode dar aos robots unha sensación de tacto que é aínda mellor que a pel humana. Chamado asíncrono Coded Electronic Skin (ACES), este dispositivo procesaba píxeles individuais de sensores para transmitir rapidamente "datos de sensación". Os modelos anteriores de pel artificial procesaban estes píxeles de forma secuencial, o que creaba un atraso. Segundo experimentos realizados polo equipo, ACES é aínda mellor que a pel humana cando se trata de comentarios táctiles. O dispositivo podería detectar a presión máis de 1,000 veces máis rápido que o sistema nervioso sensorial humano.

Mentres tanto, en 2021, investigadores de tres universidades surcoreanas desenvolveron un sistema nervioso artificial que pode responder á luz e realizar tarefas básicas. O estudo comprendeu un fotodiodo que converte a luz nun sinal eléctrico, unha man robótica, un circuíto de neuronas e un transistor que funciona como sinapse. Cada vez que se acende unha luz, o fotodiodo tradúcea en sinais, que viaxan a través do transistor mecánico. Despois, os sinais son procesados polo circuíto de neuronas, que ordena á man robótica que colle a bola que está programada para caer en canto se acende a luz. Os investigadores esperan desenvolver a tecnoloxía para que a man robótica poida finalmente atrapar a pelota en canto caia. O obxectivo principal deste estudo é adestrar persoas con enfermidades neurolóxicas para recuperar o control dos seus membros que non poden controlar tan rápido como antes.

Implicacións dos sistemas nerviosos artificiais

As implicacións máis amplas dos sistemas nerviosos artificiais poden incluír:

A creación de robots humanoides con pel humana que poden responder aos estímulos tan rápido como os humanos.
Os pacientes con ictus e as persoas con enfermidades relacionadas coa parálise poden recuperar o sentido do tacto a través de circuítos sensoriais integrados no seu sistema nervioso.
O adestramento robótico cada vez é máis táctil, con operadores remotos capaces de sentir o que tocan os robots. Esta función pode ser útil para a exploración espacial.
Avances no recoñecemento táctil onde as máquinas poden identificar obxectos velos e tocándoos simultaneamente.
Seres humanos que teñen un sistema nervioso aumentado ou mellorado con reflexos máis rápidos. Este desenvolvemento pode ser vantaxoso para atletas e soldados.