Tutkijat opettavat robotti navigoimaan itsenäisesti labyrintissa

Prosessorit toimivat tietokoneen aivoina, mutta ne ovat perustavanlaatuisesti erilaisia kuin ihmisajan aivot. Transistorit käyttävät sähköisiä signaaleja logiikkaoperaatioiden suorittamiseen, kun taas aivot luottavat hermosolmujen välityksellä yhdistettyihin hermosolmuihin. Aivot käyttävät tätä signaalia ohjaamaan kehon toimintaa ja havainnoida ympäröivää ympäristöä, ja ne käyttävät oppimisprosessia laukaistaakseen kehon/aivastojärjestelmän reaktion, kun tiettyjä ärsykkeitä havaitaan.

Ohjaaminen robotti labyrintissa

Tutkijaryhmä on nyt soveltanut tätä perusperiaatetta oppimisesta kokemukseen yksinkertaisessa muodossa, ja he käyttivät sitä ohjaamaan robotti labyrintissa orgaanisen neuromorfinen piirin avulla.

Ryhmää johti Paschalis Gkoupidenis, joka on ryhmänjohtaja Pail Blomin osastossa Max Planck -instituutissa polymereiden tutkimukseen. Työ oli yhteistyön tulos Eindhovenin, Stanfordin, Brescian, Oxfordin ja KAUSTin yliopistojen välillä.

Artikkeli julkaistiin tieteellisessä julkaisussa Scientific Advances.

Imke Krauhausen on tohtorikoulutettava Gkoupidenisin ryhmässä ja TU Eindhovenissa, ja hän on julkaisun ensisijainen tekijä.

“Halusimme käyttää tätä yksinkertaista asetelmaa osoittamaan, kuinka voimakkaita nämä ‘orgaaniset neuromorfinen laitteet’ voivat olla todellisissa olosuhteissa,” Krauhausen sanoi.

Tutkijat syöttivät älykkään sopeutuvan piirin havaintosignaaleilla ympäristöstä robottiin labyrintin navigointia varten. Jokaisessa labyrintin risteyksessä osoitettiin polku ulos, mutta robotti usein tulkitsi visuaaliset signaalit väärin ja teki väärän päätöksen ennen kuin se eksyi.

Korjaavien ärsykkeiden soveltaminen

Kun robotti tekee nämä väärät päätökset ja päätyy umpikujiin, se kielletään ottamasta niitä vastaan korjaavien ärsykkeiden avulla. Esimerkiksi, jos robotti osuu seinään, korjaavat ärsykkeet sovelletaan suoraan orgaaniseen piiriin sähköisiä signaaleja, jotka aiheutuvat robottiin kiinnitetyistä kosketusantureista.

Robotti oppii vähitellen tekemään oikean päätöksen kunkin kokeen suorittamisen jälkeen. Tämä auttaa sitä välttämään korjaavia ärsykkeitä, ja se lopulta löytää oikean tien ulos labyrintista. Oppimisprosessi tapahtuu yksinomaan orgaanisessa sopeutuvassa piirissä.

“Olimme erittäin iloisia, kun näimme, että robotti pystyy kulkeemaan labyrintin läpi joitakin suoritoksia oppimalla yksinkertaisella orgaanisella piirillä. Olemme osoittaneet tässä ensimmäisen, hyvin yksinkertaisen asettelun. Kaukaisessa tulevaisuudessa toivomme kuitenkin, että orgaaniset neuromorfinen laitteet voivat myös olla käytössä paikallisessa ja hajautetussa laskennassa/oppimisessa. Tämä avaa täysin uusia mahdollisuuksia sovelluksiin todellisissa robotti-, ihmisen ja koneen välisten liittymien ja pistekohtaisen diagnostiikan sovelluksissa. Uudet alustat nopealle prototyyppien kehittämiselle ja koulutukselle, materiaalitieteen ja robotiikan leikkauspisteessä, odotetaan myös syntyvän.” Gkoupidenis sanoo.