Ρομπότ Χρησιμοποιούν Τον AI για να «Νιώσουν» Πόνο και Αυτοεπισκευαστούν

Τα ρομπότ είναι ένα βήμα πιο κοντά στο να είναι πιο σαν ζωντανοί οργανισμοί με μια νέα εξέλιξη στο πεδίο. Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Nanyang Technological, Σιγκαπούρη (NTU Σιγκαπούρη) έχουν δημιουργήσει ένα σύστημα AI που επιτρέπει στα ρομπότ να αναγνωρίζουν πόνο και να αυτοεπισκευάζονται.

Το νεοαναπτυγμένο σύστημα βασίζεται σε κόμβους αισθητήρων που ενεργοποιούνται από τον AI, οι οποίοι επεξεργάζονται τον «πόνο» και αντιδρούν σε αυτόν. Αυτός ο πόνος αναγνωρίζεται όταν υπάρχει πίεση που προκαλείται από μια εξωτερική φυσική δύναμη. Το άλλο σημαντικό μέρος του συστήματος είναι η αυτοεπισκευή. Το ρομπότ μπορεί να επισκευάσει την ζημιά, όταν πρόκειται για μια ελαφριά «τραυματισμό», χωρίς να χρειάζεται ανθρώπινη παρέμβαση.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε τον Αύγουστο στο περιοδικό Nature Communications.

Τα περισσότερα ρομπότ του κόσμου λαμβάνουν πληροφορίες για το άμεσο περιβάλλον τους μέσω ενός δικτύου αισθητήρων. Ωστόσο, αυτοί οι αισθητήρες δεν επεξεργάζονται πληροφορίες, αλλά αντίθετα στέλνουν τις πληροφορίες σε μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας. Αυτή η κεντρική μονάδα επεξεργασίας είναι όπου λαμβάνει χώρα η μάθηση, και αυτό σημαίνει ότι τα τρέχοντα ρομπότ απαιτούν πολλά καλώδια. Αυτό το σύστημα οδηγεί σε μεγαλύτερο χρόνο απόκρισης.

Εκτός από τον μεγαλύτερο χρόνο απόκρισης, αυτά τα ρομπότ είναι συχνά εύθραυστα και απαιτούν πολλή συντήρηση και επισκευή.

Το Νέο Σύστημα

Στο νέο σύστημα που αναπτύχθηκε από τους επιστήμονες, ο AI είναι ενσωματωμένος στο δίκτυο των κόμβων αισθητήρων. Υπάρχουν πολλά μικρότερα και λιγότερο ισχυρά μονάδες επεξεργασίας, με τις οποίες οι κόμβοι αισθητήρων συνδέονται. Αυτή η διάταξη επιτρέπει τη μάθηση να λαμβάνει χώρα τοπικά, το οποίο με τη σειρά του μειώνει τον αριθμό των καλωδίων που απαιτούνται και τον χρόνο απόκρισης. Συγκεκριμένα, μειώνεται πέντε έως δέκα φορές σε σύγκριση με τα συμβατικά ρομπότ.

Το σύστημα αυτοεπισκευής προέρχεται από την εισαγωγή ενός αυτοθεραπευτικού ιονικού γέλης στο σύστημα. Αυτό επιτρέπει στα ρομπότ να ανακτούν μηχανικές λειτουργίες όταν ζημιώννονται, χωρίς την βοήθεια των ανθρώπων.

Ο Αναπληρωτής Καθηγητής Arindam Basu είναι συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης. Προέρχεται από το Τμήμα Ηλεκτρικής και Ηλεκτρονικής Μηχανικής.

«Για τα ρομπότ να εργαστούν μαζί με τους ανθρώπους μια μέρα, μια ανησυχία είναι πώς να διασφαλίσουμε ότι θα αλληλεπιδράσουν ασφαλώς μαζί μας. Για αυτόν τον λόγο, οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο έχουν βρει τρόπους να φέρουν μια αίσθηση ευαισθησίας στα ρομπότ, όπως να μπορούν να «νιώσουν» πόνο, να αντιδράσουν σε αυτόν και να αντέξουν σκληρές συνθήκες λειτουργίας. Ωστόσο, η πολυπλοκότητα της συναρμολόγησης των πολλών αισθητήρων που απαιτούνται και η fragility του συστήματος είναι ένα σημαντικό εμπόδιο για την ευρεία υιοθέτηση.»

Σύμφωνα με τον Basu, ο οποίος είναι επίσης ειδικός σε neuromorphic υπολογιστές, «Η δουλειά μας έχει αποδείξει τη δυνατότητα ενός ρομποτικού συστήματος που είναι ικανό να επεξεργάζεται πληροφορίες αποτελεσματικά με ελάχιστα καλώδια και κυκλώματα. Μειώνοντας τον αριθμό των ηλεκτρονικών компонентів που απαιτούνται, το σύστημα μας πρέπει να γίνει προσιτό και κλιμακωτό. Αυτό θα βοηθήσει να επιταχύνει την υιοθέτηση μιας νέας γενιάς ρομπότ στην αγορά.»

Διδάσκοντας το Ρομπότ να Νιώσει Πόνο

Για να διδάξουν το ρομπότ πώς να νιώσει πόνο, η ομάδα βασίστηκε σε memtransistors, τα οποία λειτουργούν ως «εγκεφαλικοί» ηλεκτρονικοί διακόπτες. Αυτοί οι διακόπτες είναι ικανοί να έχουν μνήμη και επεξεργασία πληροφοριών, λειτουργώντας ως τεχνητοί υποδοχείς πόνου και συνάψεις.

Η μελέτη απέδειξε πώς το ρομπότ μπορούσε να συνεχίσει να αντιδρά σε πίεση ακόμη και μετά από ζημιά. Μετά από einen «τραυματισμό», όπως ένα κόψιμο, το ρομπότ χάνει μηχανική λειτουργία. Αυτό είναι όταν το αυτοθεραπευτικό ιόν γέλης ενεργοποιείται και προκαλεί το ρομπότ να θεραπεύσει την «τραυματισμό», βασικά ράβοντας το μαζί.

Ο Rohit Abraham John είναι ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης και Ερευνητικός Συνεργάτης στο Τμήμα Υλικών Επιστήμης και Μηχανικής στο NTU.

«Οι αυτοθεραπευτικές ιδιότητες αυτών των καινοτόμων συσκευών βοηθούν το ρομποτικό σύστημα να ράβει τον εαυτό του μαζί όταν «τραυματιστεί» με ένα κόψιμο ή γρατζουνιά, ακόμη και σε δωμάτιο θερμοκρασίας», λέει ο John. «Αυτό μιμείται τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί το βιολογικό μας σύστημα, πολύ σαν τον τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο δέρμα θεραπεύεται μόνο του μετά από ένα κόψιμο.»

«Στις δοκιμές μας, το ρομπότ μας μπορεί να «επιζήσει» και να αντιδράσει σε μη εντελώς μηχανική ζημιά που προκύπτει από ελαφριούς τραυματισμούς, όπως γρατζουνιές και χτυπήματα, ενώ συνεχίζει να λειτουργεί αποτελεσματικά. Αν ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιηθεί με ρομπότ σε πραγματικές συνθήκες, θα μπορούσε να συμβάλλει σε οικονομίες συντήρησης.»

Σύμφωνα με τον Αναπληρωτή Καθηγητή Nripan Mathews, ο οποίος είναι συν-πρώτος συγγραφέας και προέρχεται από το Τμήμα Υλικών Επιστήμης και Μηχανικής στο NTU, «Τα συμβατικά ρομπότ εκτελούν καθήκοντα με einen δομημένο προγραμματισμό, αλλά τα δικά μας μπορούν να αντιλαμβάνονται το περιβάλλον τους, μαθαίνοντας και προσαρμόζοντας τη συμπεριφορά τους ανάλογα. Οι περισσότεροι ερευνητές εστιάζουν στη δημιουργία όλο και πιο ευαίσθητων αισθητήρων, αλλά δεν εστιάζουν στις προκλήσεις του πώς θα λαμβάνουν αποφάσεις αποτελεσματικά. Αυτή η έρευνα είναι απαραίτητη για την επόμενη γενιά ρομπότ να αλληλεπιδρά αποτελεσματικά με τους ανθρώπους.»

«Σε αυτή τη δουλειά, η ομάδα μας έχει ακολουθήσει einen μη συμβατικό δρόμο, εφαρμόζοντας новые υλικά μάθησης, συσκευές και μεθόδους κατασκευής για ρομπότ να μιμούνται τις ανθρώπινες νευροβιολογικές λειτουργίες. Ενώ ακόμη βρίσκεται σε προτυπο stage, τα ευρήματά μας έχουν θεσπίσει σημαντικά πλαίσια για το πεδίο, δείχνοντας τον δρόμο προς τα εμπρός για τους ερευνητές να αντιμετωπίσουν αυτές τις προκλήσεις.»

Η ερευνητική ομάδα θα στρέψει τώρα την προσοχή της σε εταίρους της βιομηχανίας και ερευνητικά εργαστήρια της κυβέρνησης για να προωθήσειさらに το σύστημα.