Cientistas Ensinar Robô a Navegar em Labirinto de Forma Independente

Enquanto os processadores atuam como o cérebro do computador, eles são fundamentalmente diferentes do cérebro humano real. Os transistores usam sinais eletrônicos para realizar operações lógicas, enquanto o cérebro confia em células nervosas conectadas por meio de sinapses. O cérebro usa essa sinalização para controlar o corpo e perceber o ambiente ao redor, e usa um processo de aprendizado para desencadear a reação do sistema corpo/cérebro quando certos estímulos são percebidos.

Dirigindo um Robô por um Labirinto

Um grupo de cientistas aplicou agora esse princípio básico de aprendizado por meio da experiência de forma simplificada, e usou-o para dirigir um robô por um labirinto usando um circuito neuromórfico orgânico.

A equipe foi liderada por Paschalis Gkoupidenis, que é líder de grupo no departamento de Pail Blom no Max Planck Institute for Polymer Research. O trabalho foi resultado de uma colaboração entre as Universidades de Eindhoven, Stanford, Brescia, Oxford e KAUST.

O artigo foi publicado na revista Scientific Advances.

Imke Krauhausen é uma aluna de doutorado no grupo de Gkoupidenis e na TU Eindhoven, bem como a primeira autora do artigo publicado.

“Queríamos usar esse setup simples para mostrar como esses dispositivos neuromórficos orgânicos podem ser poderosos em condições do mundo real,” disse Krauhausen.

Os pesquisadores alimentaram o circuito adaptativo inteligente com sinais sensoriais provenientes do ambiente para alcançar a navegação do robô dentro do labirinto. Em cada interseção do labirinto, o caminho para a saída foi indicado, mas o robô geralmente interpreta mal os sinais visuais e toma a decisão errada antes de se perder.

Aplicando Estímulos Corretivos

À medida que o robô toma essas decisões erradas e acaba em caminhos sem saída, ele é desencorajado a tomá-los recebendo estímulos corretivos. Por exemplo, se o robô atinge uma parede, os estímulos corretivos são aplicados diretamente no circuito orgânico por meio de sinais elétricos induzidos por um sensor de toque anexado ao robô.

O robô então aprende gradualmente a tomar a decisão certa com cada execução do experimento. Isso ajuda a evitar receber estímulos corretivos, e ele eventualmente encontra o caminho certo para sair do labirinto. O processo de aprendizado ocorre exclusivamente no circuito adaptativo orgânico.

“Estamos realmente felizes em ver que o robô pode passar pelo labirinto após algumas execuções, aprendendo em um circuito orgânico simples. Mostramos aqui um setup muito simples. No futuro distante, no entanto, esperamos que dispositivos neuromórficos orgânicos também possam ser usados para computação/learning local e distribuída. Isso abrirá novas possibilidades para aplicações em robótica do mundo real, interfaces homem-máquina e diagnósticos de ponto de cuidado. Novas plataformas para prototipagem rápida e educação, na interseção da ciência dos materiais e robótica, também devem surgir.” Gkoupidenis diz.