Oamenii de știință învață un robot să navigheze independent prin labirint

În timp ce procesoarele acționează ca creierul calculatorului, ele sunt fundamental diferite de creierul uman real. Tranzistoarele folosesc semnale electronice pentru a efectua operații logice, în timp ce creierul se bazează pe celule nervoase conectate prin sinapse. Creierul folosește acest semnalizare pentru a controla corpul și a percepe mediul înconjurător și folosește un proces de învățare pentru a declanșa reacția sistemului corp/creier atunci când sunt percepute anumite stimuli.

Conducerea unui robot prin labirint

Un grup de oameni de știință au aplicat acum acest principiu fundamental de învățare prin experiență într-o formă simplificată și l-au folosit pentru a conduce un robot prin labirint folosind un circuit neuromorfic organic.

Echipa a fost condusă de Paschalis Gkoupidenis, care este lider de grup în departamentul lui Pail Blom de la Institutul Max Planck pentru Cercetarea Polimerilor. Lucrarea a fost rezultatul colaborării dintre universitățile din Eindhoven, Stanford, Brescia, Oxford și KAUST.

Articolul a fost publicat în revista Scientific Advances.

Imke Krauhausen este student doctorand în grupul lui Gkoupidenis și la TU Eindhoven, precum și autorul principal al articolului publicat.

“Am vrut să folosim această configurație simplă pentru a arăta cât de puternice pot fi dispozitivele neuromorfice organice în condiții reale”, a spus Krauhausen.

Cercetătorii au hrănit circuitul adaptiv inteligent cu semnale senzoriale provenite din mediu pentru a realiza navigarea robotului în labirint. La fiecare intersecție a labirintului, drumul spre ieșire a fost indicat, dar robotul a interpretat în mod greșit semnalele vizuale și a luat decizii greșite înainte de a se pierde.

Aplicarea stimulilor corectivi

Pe măsură ce robotul ia aceste decizii greșite și ajunge în drumuri fără ieșire, el este descurajat să le ia prin primirea de stimuli corectivi. De exemplu, dacă robotul lovește un perete, stimulii corectivi sunt aplicați direct la circuitul organic prin semnale electrice induse de un senzor de atingere atașat la robot.

Robotul învață treptat să ia deciziile corecte cu fiecare execuție a experimentului. Acest lucru îl ajută să evite primirea de stimuli corectivi și, în cele din urmă, găsește drumul corect spre ieșirea din labirint. Procesul de învățare are loc exclusiv pe circuitul adaptiv organic.

“Am fost foarte bucuroși să vedem că robotul poate trece prin labirint după câteva rulări, învățând pe un circuit organic simplu. Am arătat aici o configurație foarte simplă. În viitorul îndepărtat, însă, sperăm că dispozitivele neuromorfice organice ar putea fi folosite și pentru calcul și învățare locală și distribuită. Acest lucru va deschide posibilități complet noi pentru aplicații în robotică reală, interfețe om-mașină și diagnostice la punctul de îngrijire. Se așteaptă, de asemenea, să apară platforme noi pentru prototipare rapidă și educație, la intersecția științei materialelor și roboticii.” spune Gkoupidenis.