Forskere lærer robot å navigere gjennom labyrint uavhengig

Mens prosessorer fungerer som datamaskinens hjernecelle, er de grunnleggende forskjellige fra den virkelige menneskehjernen. Transistorer bruker elektroniske signaler til å utføre logiske operasjoner, mens hjernen bruker nerveceller koblet via synapser. Hjernen bruker denne signaliseringen til å kontrollere kroppen og fatte omgivelsene, og den bruker en læringsprosess til å utløse reaksjonen til kroppen/hjernen-systemet når bestemte stimuli oppfattes.

Styring av en robot gjennom en labyrint

En gruppe forskere har nå anvendt dette grunnleggende prinsippet for læring gjennom erfaring i en forenklet form, og de brukte det til å styre en robot gjennom en labyrint ved hjelp av en organisk neuromorfe sirkuit.

Teamet ble ledet av Paschalis Gkoupidenis, som er gruppeleder i Pail Bloms avdeling ved Max Planck-instituttet for polymerforskning. Arbeidet var resultatet av et samarbeid mellom universitetene i Eindhoven, Stanford, Brescia, Oxford og KAUST.

Artikkelen ble publisert i tidsskriftet Scientific Advances.

Imke Krauhausen er en doktorgradsstudent i Gkoupidenis’ gruppe og ved TU Eindhoven, samt første forfatter av den publiserte artikkelen.

“Vi ønsket å bruke denne enkle oppsettet til å vise hvor kraftfulle slike ‘organiske neuromorfe enheter’ kan være i virkelige forhold,” sa Krauhausen.

Forskerne matet den intelligente adaptive sirkuitet med sanse-signaler fra omgivelsene for å oppnå navigasjon av roboten innenfor labyrinten. Ved hver labyrint-kryssning ble veien mot utgangen indikert, men roboten misforstod vanligvis de visuelle signalene og tok feil avgjørelse før den ble borte.

Tillegg av korrektive stimuli

Da roboten tar disse feil avgjørelsene og ender opp i døde veier, blir den avskrekket fra å ta dem ved å motta korrektive stimuli. For eksempel, hvis roboten treffer en vegg, blir de korrektive stimulusene direkte anvendt på den organiske sirkuitet via elektriske signaler indusert av en berøringsensor festet til roboten.

Roboten lærer så smått å ta riktige avgjørelser med hver gjennomføring av eksperimentet. Dette hjelper den å unngå å motta korrektive stimuli, og den finner til slutt riktig vei ut av labyrinten. Læringsprosessen finner sted eksklusivt på den organiske adaptive sirkuitet.

“Vi var virkelig glade for å se at roboten kan passere gjennom labyrinten etter noen løp ved å lære på en enkel organisk sirkuit. Vi har vist her en første, svært enkel oppsett. I en fjern fremtid håper vi likevel at organiske neuromorfe enheter også kan brukes til lokal og distribuert datamaskin/læring. Dette vil åpne opp helt nye muligheter for anvendelser i virkelige robotikk, menneske-maskin-grensesnitt og punkt-av-diagnostikk. Nye plattformer for rask prototyping og utdanning, på grensen mellom materialvitenskap og robotikk, forventes også å oppstå.” Gkoupidenis sier.