Sistemas nervosos artificiais: os robôs poderão finalmente sentir?

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  Previsão Quantumrun
• 24 de novembro de 2023

Resumo do insight

Os sistemas nervosos artificiais, inspirados na biologia humana, estão transformando a interação entre os robôs e o mundo sensorial. Começando com um estudo seminal de 2018, onde um circuito nervoso sensorial poderia discernir o Braille, até a criação pela Universidade de Cingapura em 2019 de uma pele artificial que supera o feedback tátil humano, esses sistemas estão avançando rapidamente. A pesquisa sul-coreana em 2021 demonstrou ainda um sistema responsivo à luz que controla o movimento robótico. Estas tecnologias prometem sentidos protéticos melhorados, robôs semelhantes aos humanos, melhor reabilitação para deficiências neurológicas, treino robótico táctil e até reflexos humanos aumentados, revolucionando potencialmente os campos médico, militar e de exploração espacial.

Contexto dos sistemas nervosos artificiais

Um dos primeiros estudos em sistemas nervosos artificiais foi em 2018, quando pesquisadores da Universidade de Stanford e da Universidade Nacional de Seul conseguiram criar um sistema nervoso capaz de reconhecer o alfabeto Braille. Esse feito foi possibilitado por um circuito nervoso sensorial que pode ser colocado em uma cobertura semelhante à pele para dispositivos protéticos e robótica suave. Este circuito tinha três componentes, sendo o primeiro um sensor de toque que conseguia detectar pequenos pontos de pressão. O segundo componente era um neurônio eletrônico flexível que recebia os sinais do sensor de toque. A combinação do primeiro e do segundo componentes levou à ativação de um transistor sináptico artificial que imitava as sinapses humanas (sinais nervosos entre dois neurônios que transmitem informações). Os pesquisadores testaram seu circuito nervoso conectando-o a uma perna de barata e aplicando diferentes níveis de pressão ao sensor. A perna se contraiu de acordo com a quantidade de pressão aplicada.

Uma das principais vantagens dos sistemas nervosos artificiais é que eles podem imitar a forma como os humanos respondem a estímulos externos. Esse recurso é algo que os computadores tradicionais não conseguem fazer. Por exemplo, os computadores tradicionais não conseguem reagir com rapidez suficiente a ambientes em mudança – algo que é essencial para tarefas como controlo de próteses e robótica. Mas os sistemas nervosos artificiais podem fazer isso usando uma técnica chamada “spiking”. Spiking é uma forma de transmitir informações baseada em como os neurônios reais se comunicam entre si no cérebro. Permite uma transmissão de dados muito mais rápida do que métodos tradicionais como sinais digitais. Esta vantagem torna os sistemas nervosos artificiais adequados para tarefas que requerem reações rápidas, como a manipulação robótica. Eles também podem ser usados ​​para trabalhos que exigem aprendizado de experiência, como reconhecimento facial ou navegação em ambientes complexos.

Impacto disruptivo

Em 2019, a Universidade de Singapura conseguiu desenvolver um dos mais avançados sistemas nervosos artificiais, que pode dar aos robôs uma sensação de tato ainda melhor do que a da pele humana. Chamado de Pele Eletrônica Codificada Assíncrona (ACES), este dispositivo processou pixels de sensores individuais para transmitir rapidamente “dados de sensação”. Os modelos anteriores de pele artificial processavam esses pixels sequencialmente, o que criava um atraso. De acordo com experimentos conduzidos pela equipe, o ACES é ainda melhor que a pele humana no que diz respeito ao feedback tátil. O dispositivo pode detectar pressão 1,000 vezes mais rápido que o sistema nervoso sensorial humano.

Entretanto, em 2021, investigadores de três universidades sul-coreanas desenvolveram um sistema nervoso artificial que pode responder à luz e realizar tarefas básicas. O estudo incluiu um fotodiodo que converte luz em sinal elétrico, uma mão robótica, um circuito de neurônios e um transistor que funciona como sinapse. Cada vez que uma luz é acesa, o fotodiodo a traduz em sinais, que viajam através do transistor mecânico. Os sinais são então processados ​​pelo circuito de neurônios, que comanda a mão robótica para pegar a bola que está programada para cair assim que a luz acender. Os pesquisadores esperam desenvolver a tecnologia para que a mão robótica possa eventualmente pegar a bola assim que ela cair. O principal objetivo deste estudo é treinar pessoas com problemas neurológicos para recuperar o controle de seus membros que não conseguem controlar tão rapidamente como antes. 

Implicações dos sistemas nervosos artificiais

Implicações mais amplas dos sistemas nervosos artificiais podem incluir: 

• A criação de robôs humanóides com pele semelhante à humana que podem responder a estímulos tão rapidamente quanto os humanos.
• Pacientes com AVC e pessoas com condições relacionadas à paralisia são capazes de recuperar o sentido do tato por meio de circuitos sensoriais incorporados ao sistema nervoso.
• O treinamento robótico está se tornando mais tátil, com operadores remotos capazes de sentir o que os robôs estão tocando. Este recurso pode ser útil para a exploração espacial.
• Avanços no reconhecimento de toque, onde as máquinas podem identificar objetos vendo-os e tocando-os simultaneamente.
• Humanos com sistemas nervosos aumentados ou aprimorados com reflexos mais rápidos. Este desenvolvimento pode ser vantajoso para atletas e soldados.

Perguntas para comentar

• Você estaria interessado em ter um sistema nervoso aprimorado?
• Quais são os outros benefícios potenciais dos robôs que podem sentir?