Robot Menggunakan AI untuk ‘Meraskan’ Nyeri dan Memperbaiki Diri

Robot telah satu langkah lebih dekat untuk menjadi lebih seperti makhluk hidup dengan perkembangan baru dalam bidang ini. Ilmuwan dari Nanyang Technological University, Singapura (NTU Singapura) telah menciptakan sistem AI yang memungkinkan robot untuk mengenali nyeri dan memperbaiki diri. 

Sistem yang baru dikembangkan ini bergantung pada node sensor yang diaktifkan AI, yang memproses ‘nyeri’ dan kemudian meresponsnya. Nyeri ini diidentifikasi ketika ada tekanan yang disebabkan oleh gaya fisik luar. Bagian lain dari sistem ini adalah perbaikan diri. Robot dapat memperbaiki kerusakan itu, ketika kasusnya adalah ‘cedera’ ringan, semua tanpa harus bergantung pada intervensi manusia.

Penelitian ini diterbitkan pada bulan Agustus di jurnal Nature Communications.

Sebagian besar robot saat ini menerima informasi tentang lingkungan sekitarnya melalui jaringan sensor. Namun, sensor-sensor ini tidak memproses informasi, tetapi mengirim informasi ke unit pemrosesan pusat. Unit pemrosesan pusat ini adalah tempat di mana pembelajaran terjadi, dan itu berarti robot saat ini memerlukan banyak kabel. Sistem ini menghasilkan waktu respons yang lebih lama. 

Selain waktu respons yang lebih lama, robot-robot ini sering rusak dan memerlukan banyak perawatan dan perbaikan. 

Sistem Baru

Dalam sistem baru yang dikembangkan oleh ilmuwan, AI disematkan ke dalam jaringan node sensor. Ada beberapa unit pemrosesan yang lebih kecil dan kurang kuat, yang terhubung ke node sensor. Pengaturan ini memungkinkan pembelajaran terjadi secara lokal, yang pada gilirannya mengurangi jumlah kabel yang diperlukan dan waktu respons. Secara khusus, itu dikurangi lima hingga sepuluh kali dibandingkan dengan robot konvensional.

Sistem perbaikan diri berasal dari pengenalan bahan gel ion yang dapat menyembuhkan diri ke dalam sistem. Ini memungkinkan robot untuk memulihkan fungsi mekanis ketika rusak, tanpa bantuan manusia. 

Associate Professor Arindam Basu adalah co-lead penulis studi ini. Ia berasal dari Sekolah Teknik Elektro & Elektronik. 

“Agar robot dapat bekerja sama dengan manusia suatu hari nanti, salah satu kekhawatiran adalah bagaimana memastikan mereka akan berinteraksi dengan aman dengan kita. Untuk alasan itu, ilmuwan di seluruh dunia telah menemukan cara untuk membawa kesadaran kepada robot, seperti dapat ‘merasakan’ nyeri, untuk meresponsnya, dan untuk menahan kondisi operasional yang keras. Namun, kompleksitas mengumpulkan banyak sensor yang diperlukan dan kerapuhan sistem seperti itu adalah hambatan besar untuk adopsi yang luas.”

Menurut Basu, yang juga ahli komputasi neuromorfik, “Kami telah menunjukkan kemampuan sistem robotik yang dapat memproses informasi secara efisien dengan kabel dan sirkuit minimal. Dengan mengurangi jumlah komponen elektronik yang diperlukan, sistem kami harus menjadi terjangkau dan dapat diskalakan. Ini akan membantu mempercepat adopsi generasi baru robot di pasar.” 

Mengajarkan Robot untuk Merasakan Nyeri

Untuk mengajarkan robot bagaimana merasakan nyeri, tim tersebut bergantung pada memtransistor, yang bertindak sebagai perangkat elektronik seperti ‘otak’. Perangkat ini dapat memiliki memori dan pemrosesan informasi, bertindak sebagai reseptor nyeri dan sinapsis buatan. 

Studi ini menunjukkan bagaimana robot dapat terus merespons tekanan bahkan setelah rusak. Setelah ‘cedera’, seperti sayatan, robot kehilangan fungsi mekanis. Itulah saat bahan gel ion yang dapat menyembuhkan diri mulai bekerja dan menyebabkan robot menyembuhkan ‘luka’, secara efektif menjahitnya kembali. 

Rohit Abraham John adalah penulis utama studi ini dan Research Fellow di Sekolah Ilmu Bahan & Teknik di NTU.

“Sifat penyembuhan diri dari perangkat baru ini membantu sistem robotik untuk menyatukan diri kembali ketika ‘terluka’ dengan sayatan atau goresan, bahkan pada suhu kamar,” kata John. “Ini meniru bagaimana sistem biologis kita bekerja, mirip dengan cara kulit manusia menyembuhkan diri setelah sayatan.” 

“Dalam tes kami, robot kami dapat ‘bertahan hidup’ dan merespons kerusakan mekanis yang tidak disengaja yang timbul dari cedera ringan seperti goresan dan benturan, sambil terus bekerja secara efektif. Jika sistem seperti itu digunakan dengan robot dalam pengaturan dunia nyata, itu bisa berkontribusi pada penghematan perawatan.”

Menurut associate professor Nripan Mathews, yang merupakan co-lead penulis dari Sekolah Ilmu Bahan & Teknik di NTU, “Robot konvensional melakukan tugas dalam cara terstruktur dan dapat diprogram, tetapi robot kami dapat memahami lingkungan mereka, belajar dan menyesuaikan perilaku sesuai. Sebagian besar peneliti fokus pada membuat sensor yang lebih dan lebih sensitif, tetapi tidak fokus pada tantangan bagaimana mereka dapat membuat keputusan secara efektif. Penelitian seperti ini diperlukan untuk generasi berikutnya robot untuk berinteraksi secara efektif dengan manusia.”

“Dalam pekerjaan ini, tim kami telah mengambil pendekatan yang tidak biasa, dengan menerapkan bahan pembelajaran baru, perangkat dan metode fabrikasi untuk robot meniru fungsi neuro-biologis manusia. Meskipun masih dalam tahap prototipe, temuan kami telah meletakkan kerangka kerja penting untuk bidang ini, menunjukkan jalan ke depan bagi peneliti untuk menangani tantangan ini.”

Tim penelitian sekarang akan bermitra dengan industri dan laboratorium penelitian pemerintah untuk lebih maju dalam mengembangkan sistem ini.