ხელოვნური ნერვული სისტემები: შეუძლიათ რობოტები საბოლოოდ იგრძნონ თავი?

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• ნოემბერი 24, 2023

Insight რეზიუმე

ხელოვნური ნერვული სისტემები, რომლებიც შთაგონებულია ადამიანის ბიოლოგიიდან, გარდაქმნის რობოტებსა და სენსორულ სამყაროს შორის ურთიერთქმედებას. დაწყებული 2018 წლის საფუძვლიანი გამოკვლევით, სადაც სენსორულ ნერვულ წრეს შეეძლო ბრაილის შრიფტის გარჩევა, სინგაპურის უნივერსიტეტის მიერ 2019 წელს ხელოვნური კანის შექმნა, რომელიც აღემატება ადამიანის ტაქტილურ გამოხმაურებას, ეს სისტემები სწრაფად ვითარდება. 2021 წელს სამხრეთ კორეის კვლევამ აჩვენა სინათლეზე პასუხისმგებელი სისტემა, რომელიც აკონტროლებს რობოტულ მოძრაობას. ეს ტექნოლოგიები გვპირდება გაძლიერებულ პროთეზირებას, ადამიანის მსგავს რობოტებს, გაუმჯობესებულ რეაბილიტაციას ნევროლოგიური დარღვევებისთვის, ტაქტილური რობოტული ვარჯიშისა და ადამიანის რეფლექსების გაძლიერებასაც კი, რაც პოტენციურ რევოლუციას მოახდენს სამედიცინო, სამხედრო და კოსმოსური კვლევის სფეროებში.

ხელოვნური ნერვული სისტემის კონტექსტი

ერთ-ერთი პირველი კვლევა ხელოვნურ ნერვულ სისტემებში იყო 2018 წელს, როდესაც სტენფორდის უნივერსიტეტისა და სეულის ეროვნული უნივერსიტეტის მკვლევარებმა შეძლეს შეექმნათ ნერვული სისტემა, რომელსაც შეეძლო ბრაილის ანბანის ამოცნობა. ეს მიღწევა შესაძლებელი გახდა სენსორული ნერვული სქემით, რომელიც შეიძლება მოთავსდეს კანის მსგავს საფარში პროთეზირებისა და რბილი რობოტისთვის. ამ წრეს ჰქონდა სამი კომპონენტი, პირველი იყო სენსორული სენსორი, რომელსაც შეეძლო მცირე წნევის წერტილების აღმოჩენა. მეორე კომპონენტი იყო მოქნილი ელექტრონული ნეირონი, რომელიც იღებდა სიგნალებს სენსორისგან. პირველი და მეორე კომპონენტების ერთობლიობამ განაპირობა ხელოვნური სინაფსური ტრანზისტორის გააქტიურება, რომელიც მიბაძავდა ადამიანის სინაფსებს (ნერვული სიგნალები ორ ნეირონს შორის, რომელიც გადასცემს ინფორმაციას). მკვლევარებმა გამოსცადეს მათი ნერვული წრე ტარაკნის ფეხზე მიმაგრებით და სენსორზე წნევის სხვადასხვა დონის გამოყენებით. ფეხი იკეცებოდა გამოყენებული წნევის რაოდენობის მიხედვით.

ხელოვნური ნერვული სისტემის ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ მათ შეუძლიათ მიბაძონ ადამიანის რეაქცია გარე სტიმულებზე. ეს შესაძლებლობა არის ის, რაც ტრადიციულ კომპიუტერებს არ შეუძლიათ. მაგალითად, ტრადიციულ კომპიუტერებს არ შეუძლიათ საკმარისად სწრაფად რეაგირება გარემოს ცვალებადობაზე – რაც აუცილებელია ისეთი ამოცანებისთვის, როგორიცაა კიდურების პროთეზის კონტროლი და რობოტიკა. მაგრამ ხელოვნურ ნერვულ სისტემას შეუძლია ამის გაკეთება ტექნიკის გამოყენებით, სახელწოდებით "spiking". Spiking არის ინფორმაციის გადაცემის საშუალება, რომელიც დაფუძნებულია იმაზე, თუ როგორ ურთიერთობენ რეალური ნეირონები ერთმანეთთან თავის ტვინში. ეს იძლევა მონაცემთა ბევრად უფრო სწრაფად გადაცემას, ვიდრე ტრადიციული მეთოდები, როგორიცაა ციფრული სიგნალები. ეს უპირატესობა ხდის ხელოვნურ ნერვულ სისტემებს კარგად მორგებულ ამოცანებს, რომლებიც საჭიროებენ სწრაფ რეაქციებს, როგორიცაა რობოტული მანიპულირება. ისინი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სამუშაოებისთვის, რომლებიც მოითხოვს სწავლის გამოცდილებას, როგორიცაა სახის ამოცნობა ან რთულ გარემოში ნავიგაცია.

დამრღვევი გავლენა

2019 წელს სინგაპურის უნივერსიტეტმა შეძლო შეექმნა ერთ-ერთი ყველაზე მოწინავე ხელოვნური ნერვული სისტემა, რომელსაც შეუძლია რობოტებს მისცეს შეხების შეგრძნება, რომელიც ადამიანის კანზე უკეთესია. ასინქრონული კოდირებული ელექტრონული კანი (ACES), ეს მოწყობილობა ამუშავებს ცალკეულ სენსორულ პიქსელებს, რათა სწრაფად გადასცეს „გრძნობის მონაცემები“. წინა ხელოვნური კანის მოდელები ამ პიქსელებს თანმიმდევრულად ამუშავებდნენ, რაც ქმნიდა ჩამორჩენას. გუნდის მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტების თანახმად, ACES კიდევ უკეთესია ვიდრე ადამიანის კანი, როდესაც საქმე ეხება ტაქტილურ უკუკავშირს. მოწყობილობას შეეძლო ზეწოლის გამოვლენა 1,000-ჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე ადამიანის სენსორული ნერვული სისტემა.

იმავდროულად, 2021 წელს, სამხრეთ კორეის სამი უნივერსიტეტის მკვლევარებმა შეიმუშავეს ხელოვნური ნერვული სისტემა, რომელსაც შეუძლია რეაგირება მოახდინოს სინათლეზე და შეასრულოს ძირითადი ამოცანები. კვლევა მოიცავდა ფოტოდიოდს, რომელიც გარდაქმნის სინათლეს ელექტრულ სიგნალად, რობოტულ ხელს, ნეირონთა წრედს და ტრანზისტორს, რომელიც მუშაობს სინაფსად. ყოველ ჯერზე, როცა შუქი ირთვება, ფოტოდიოდი მას აქცევს სიგნალებად, რომლებიც მოძრაობენ მექანიკურ ტრანზისტორიში. შემდეგ სიგნალებს ამუშავებს ნეირონების წრე, რომელიც ბრძანებს რობოტულ ხელს დაიჭიროს ბურთი, რომელიც დაპროგრამებულია ჩამოაგდეს როგორც კი შუქი ჩაირთვება. მკვლევარები იმედოვნებენ, რომ შეიმუშავებენ ტექნოლოგიას ისე, რომ რობოტულმა ხელმა საბოლოოდ შეძლოს ბურთის დაჭერა, როგორც კი ის დაეცემა. ამ კვლევის მთავარი მიზანია ნევროლოგიური პირობების მქონე ადამიანების მომზადება, რათა აღადგინონ კონტროლი მათ კიდურებზე, რომლებსაც ისინი ვერ აკონტროლებენ ისე სწრაფად, როგორც ადრე. 

ხელოვნური ნერვული სისტემის შედეგები

ხელოვნური ნერვული სისტემის უფრო ფართო შედეგები შეიძლება მოიცავდეს: 

• ჰუმანოიდური რობოტების შექმნა ადამიანის მსგავსი კანით, რომლებსაც შეუძლიათ რეაგირება მოახდინონ სტიმულებზე ისევე სწრაფად, როგორც ადამიანები.
• ინსულტის მქონე პაციენტებს და დამბლასთან დაკავშირებული მდგომარეობების მქონე ადამიანებს შეუძლიათ აღიდგინონ შეხების გრძნობა მათ ნერვულ სისტემაში ჩაშენებული სენსორული სქემების მეშვეობით.
• რობოტული ვარჯიში უფრო ტაქტილური ხდება, დისტანციური ოპერატორები გრძნობენ რას ეხებიან რობოტები. ეს ფუნქცია შეიძლება იყოს მოსახერხებელი კოსმოსის შესასწავლად.
• მიღწევები შეხების ამოცნობაში, სადაც მანქანებს შეუძლიათ ობიექტების იდენტიფიცირება მათი ერთდროულად ნახვით და შეხებით.
• ადამიანები, რომლებსაც აქვთ გაძლიერებული ან გაძლიერებული ნერვული სისტემა უფრო სწრაფი რეფლექსებით. ეს განვითარება შეიძლება იყოს მომგებიანი სპორტსმენებისთვის და ჯარისკაცებისთვის.

კითხვები კომენტარისთვის

• გაინტერესებთ გაძლიერებული ნერვული სისტემა?
• რა არის რობოტების სხვა პოტენციური სარგებელი, რომელსაც შეუძლია იგრძნოს?