Robotlar, Ağrıyı "Hissetmek" ve Kendi Kendini Onarma İçin Yapay Zekayı Kullanıyor

Robotlar, alanında yeni bir gelişme ile canlı varlıklara benzemeye bir adım daha yaklaştı. Singapur Nanyang Teknoloji Üniversitesi'nden (NTU Singapur) bilim adamları, robotların ağrıyı tanımasına ve kendi kendini onarmasına olanak tanıyan bir yapay zeka sistemi oluşturdu. 

Yeni geliştirilen sistem, 'acıyı' işleyen ve ardından ona yanıt veren yapay zeka özellikli sensör düğümlerine dayanıyor. Bu ağrı, dışarıdan gelen bir fiziksel kuvvet tarafından uygulanan baskı olduğunda tanımlanır. Sistemin diğer önemli kısmı kendi kendine onarımdır. Robot, vaka küçük bir 'yaralanma' olduğunda, insan müdahalesine güvenmek zorunda kalmadan bu hasarı onarabilir.

Araştırma Ağustos ayında dergide yayımlandı. Doğa İletişim.

Dünyanın mevcut robotlarının çoğu, yakın çevreleri hakkında bir sensör ağı aracılığıyla bilgi alıyor. Bununla birlikte, bu sensörler bilgiyi işlemez, bunun yerine bilgiyi merkezi bir işlem birimine gönderir. Bu merkezi işlem birimi, öğrenmenin gerçekleştiği yerdir ve bu, mevcut robotların birçok kabloya sahip olması gerektiği anlamına gelir. Bu sistem daha uzun yanıt süreleriyle sonuçlanır. 

Daha uzun yanıt sürelerinin yanı sıra, bu robotlar genellikle kolayca hasar görür ve çok fazla bakım ve onarım gerektirir. 

Yeni Sistem

Bilim adamları tarafından geliştirilen yeni sistemde yapay zeka, sensör düğümleri ağına gömülü. Sensör düğümlerinin bağlı olduğu daha küçük ve daha az güçlü işlem birimleri vardır. Bu kurulum, öğrenmenin yerel olarak gerçekleşmesini sağlar ve bu da gerekli kablo miktarını ve tepki süresini azaltır. Spesifik olarak, geleneksel robotlara kıyasla beş ila on kat azaltılır.

Kendi kendini onaran sistem, kendi kendini iyileştiren bir iyon jel malzemesinin sisteme eklenmesiyle ortaya çıkar. Bu, robotların hasar gördüğünde insanların yardımı olmadan mekanik işlevlerini geri kazanmasına olanak tanır. 

Doçent Arindam Basu, çalışmanın ortak yazarıdır. Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Okulu'ndan geliyor. 

"Robotların bir gün insanlarla birlikte çalışması için bir endişe, bizimle güvenli bir şekilde etkileşime girmelerini nasıl sağlayacağımızdır. Bu nedenle, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, robotlara acıyı "hissedebilmek", ona tepki verebilmek ve zorlu çalışma koşullarına dayanabilmek gibi bir farkındalık duygusu getirmenin yollarını buluyorlar. Bununla birlikte, gereken çok sayıda sensörü bir araya getirmenin karmaşıklığı ve böyle bir sistemin sonuçta ortaya çıkan kırılganlığı, yaygın olarak benimsenmesinin önünde büyük bir engeldir.”

Aynı zamanda bir nöromorfik bilgi işlem uzmanı olan Basu'ya göre, "Çalışmamız, bilgileri minimum kablo ve devrelerle verimli bir şekilde işleyebilen bir robotik sistemin fizibilitesini gösterdi. Gerekli elektronik bileşen sayısını azaltarak, sistemimiz ekonomik ve ölçeklenebilir hale gelmelidir. Bu, pazarda yeni nesil robotların benimsenmesini hızlandırmaya yardımcı olacak.” 

Robota Acıyı Hissetmeyi Öğretmek

Ekip, robota acıyı nasıl hissedeceğini öğretmek için 'beyin benzeri' elektronik cihazlar gibi davranan memtransistörlere güvendi. Bu cihazlar, yapay ağrı reseptörleri ve sinapslar gibi davranan hafıza ve bilgi işleme yeteneğine sahip. 

Çalışma, robotun hasar gördükten sonra bile basınca nasıl tepki vermeye devam edebileceğini gösterdi. Bir kesim gibi bir "yaralanma"nın ardından robot mekanik işlevini kaybeder. İşte o zaman kendi kendini iyileştiren iyon jeli devreye girer ve robotun 'yarayı' temelde birbirine dikerek iyileştirmesine neden olur. 

Rohit Abraham John, çalışmanın ilk yazarı ve NTU'daki Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu'nda Araştırma Görevlisidir.

John, "Bu yeni cihazların kendi kendini iyileştirme özellikleri, robotik sistemin bir kesik veya sıyrıkla 'yaralandığında', oda sıcaklığında bile kendini tekrar tekrar birbirine dikmesine yardımcı oluyor" diyor. "Bu, insan derisinin bir kesikten sonra kendi kendine iyileşmesi gibi, biyolojik sistemimizin nasıl çalıştığını taklit ediyor." 

“Testlerimizde, robotumuz etkin bir şekilde çalışmaya devam ederken 'hayatta kalabilir' ve çizilme ve çarpma gibi küçük yaralanmalardan kaynaklanan kasıtsız mekanik hasara yanıt verebilir. Böyle bir sistem gerçek dünya ortamlarında robotlarla kullanılırsa, bakımda tasarrufa katkıda bulunabilir.”

NTU'daki Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu'ndan yardımcı yazar olan doçent Nripan Mathews'e göre, "Geleneksel robotlar görevleri yapılandırılmış, programlanabilir bir şekilde yerine getirir, ancak bizimkiler çevrelerini algılayabilir, öğrenip buna göre davranış uyarlayabilir. Çoğu araştırmacı, giderek daha hassas sensörler yapmaya odaklanır, ancak nasıl etkili bir şekilde karar verebilecekleri konusundaki zorluklara odaklanmazlar. Yeni nesil robotların insanlarla etkili bir şekilde etkileşime girmesi için bu tür araştırmalar gereklidir.”

"Bu çalışmada ekibimiz, insanın nöro-biyolojik işlevlerini taklit edecek robotlar için yeni öğrenme materyalleri, cihazlar ve üretim yöntemleri uygulayarak alışılmışın dışında bir yaklaşım benimsedi. Hâlâ prototip aşamasındayken, bulgularımız alan için önemli çerçeveler ortaya koydu ve araştırmacıların bu zorlukların üstesinden gelmeleri için ileriye giden yolu işaret etti.”

Araştırma ekibi, sistemi daha da ilerletmek için şimdi endüstrideki ortaklara ve devlet araştırma laboratuvarlarına dönecek.