Роботи використовують штучний інтелект, щоб «відчувати» біль і самостійно ремонтуватися

Роботи зробили ще один крок до того, щоб стати подібними до живих істот завдяки новому досягненню в цій галузі. Учені з Наньянського технологічного університету (NTU Singapore) створили систему штучного інтелекту, яка дозволяє роботам визнавати біль і самостійно ремонтуватися.

Нова система залежить від вузлів сенсорів, які обробляють «біль» і реагують на нього. Цей біль визначається, коли на роботі діє зовнішня фізична сила. Іншою важливою частиною системи є самовстановлення. Робот може ремонтувати пошкодження, якщо справа стосується незначної «травми», без потреби в людському втручанні.

Дослідження було опубліковано в серпні в журналі Nature Communications.

Більшість сучасних роботів отримують інформацію про своє безпосереднє оточення через мережу сенсорів. Однак ці сенсори не обробляють інформацію, а лише передають її до центрального процесора. Це центральний процесор є місцем, де відбувається навчання, і це означає, що сучасні роботи вимагають багатьох дротів. Ця система призводить до довших часів реакції.

Крім довших часів реакції, ці роботи часто легко пошкоджуються і вимагають багато технічного обслуговування та ремонту.

Нова система

У новій системі, розробленій ученими, штучний інтелект вбудований у мережу вузлів сенсорів. Є кілька менших і менш потужних процесорів, до яких підключені вузли сенсорів. Ця конструкція дозволяє проводити навчання локально, що зменшує кількість дротів, необхідних для роботи, і час реакції. Зокрема, час реакції зменшується у 5-10 разів порівняно з традиційними роботами.

Система самовстановлення ґрунтується на введенні матеріалу іонної ґелі, який дозволяє роботам відновлювати механічні функції після пошкодження без допомоги людини.

Асоціативний професор Аріндам Басу є співавтором дослідження. Він представляє Школу електротехніки та електроніки.

«Для того, щоб роботи могли працювати разом з людьми в майбутньому, однією з проблем є те, як забезпечити їхню безпечну взаємодію з нами. З цієї причини вчені всього світу шукають способи надати роботам відчуття «болю», щоб вони могли реагувати на нього і витримувати складні умови експлуатації. Однак складність створення системи з великою кількістю сенсорів і наслідкова хрупкість такої системи є серйозним бар’єром для широкого впровадження».

За словами Басу, який також є експертом у галузі нейроморфної обчислювальної техніки, «наша робота продемонструвала можливість створення роботичної системи, яка здатна обробляти інформацію ефективно з мінімальною кількістю дротів і схем. Зменшуючи кількість електронних компонентів, необхідних для нашої системи, ми робимо її доступнішою і масштабованою. Це допоможе прискорити впровадження нового покоління роботів на ринку».

Навчання робота відчувати біль

Для того, щоб навчити робота відчувати біль, команда використала мемтранзистори, які діють як «мозкоподібні» електронні пристрої. Ці пристрої мають пам’ять і можуть обробляти інформацію, діючи як штучні болеві рецептори і синапси.

Дослідження продемонструвало, як робот міг продовжувати реагувати на тиск навіть після пошкодження. Після «травми», chẳng hạn як розріз, робот втрачає механічну функцію. Тоді іонна ґель починає діяти і спричиняє «зцілення» робота, фактично «зшиваючи» його.

Рохіт Абрахам Джон є першим автором дослідження і науковим співробітником Школи матеріалознавства та інженерії в NTU.

«Самозцілювальні властивості цих нових пристроїв дозволяють роботичній системі багаторазово «зшивати» себе після «травми» з розрізом або подряпинами, навіть при кімнатній температурі», – говорить Джон. «Це нагадує, як наша біологічна система працює, подібно до того, як людська шкіра зцілюється сама після розрізу».

«У наших тестах наш робот може «пережити» і реагувати на випадкові механічні пошкодження, що виникають через незначні травми, такі як подряпини і удари, продовжуючи ефективно працювати. Якщо така система буде використовуватися в реальних умовах, вона могла б допомогти заощадити кошти на технічному обслуговуванні».

За словами асоціативного професора Нріпана Мату, який є співавтором дослідження і представляє Школу матеріалознавства та інженерії в NTU, «традиційні роботи виконують завдання у структурованому програмному порядку, але наші можуть сприймати своє оточення, вчиться і адаптувати поведінку відповідно. Більшість дослідників зосереджуються на створенні все більш чутливих сенсорів, але не звертають увагу на проблеми того, як вони можуть приймати рішення ефективно. Такі дослідження необхідні для того, щоб наступне покоління роботів могло ефективно взаємодіяти з людьми».

«У цій роботі наша команда пішла нестандартним шляхом, застосувавши нові матеріали, пристрої і методи виготовлення для того, щоб роботи могли імітувати людські нейробіологічні функції. Хоча робота ще знаходиться на стадії прототипу, наші результати створили важливі рамки для галузі, вказавши напрямок для дослідників для подолання цих викликів».

Команда дослідників тепер звернеться до партнерів у промисловості та урядових дослідницьких лабораторій для подальшого вдосконалення системи.