机器人利用人工智能“感受”疼痛并进行自我修复

随着该领域的新发展，机器人距离更像生物又近了一步。 新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的科学家创建了一个人工智能系统，可以让机器人识别疼痛并进行自我修复。 

新开发的系统依赖于支持人工智能的传感器节点，该节点可以处理“疼痛”，然后对其做出响应。 当存在外部物理力带来的压力时，就会出现这种疼痛。 系统的另一个主要部分是自我修复。 当情况是轻微“伤害”时，机器人能够修复这种损坏，而无需依赖人工干预。

该研究发表在八月份的杂志上 自然通讯.

目前世界上大多数机器人都通过传感器网络接收有关其周围环境的信息。 然而，这些传感器并不处理信息，而是将信息发送到中央处理单元。 这个中央处理单元是学习发生的地方，这意味着当前的机器人需要有很多电线。 该系统导致响应时间更长。 

除了较长的响应时间之外，这些机器人通常很容易损坏，并且需要大量的维护和修理。 

新系统

在科学家开发的新系统中，人工智能被嵌入到传感器节点网络中。 传感器节点连接到多个较小且功能较弱的处理单元。 这种设置允许在本地进行学习，从而减少所需的电线数量和响应时间。 具体来说，与传统机器人相比，其体积减少了五到十倍。

自修复系统来自于在系统中引入自修复离子凝胶材料。 这使得机器人能够在损坏时恢复机械功能，而无需人类的帮助。 

Arindam Basu 副教授是该研究的共同主要作者。 他来自电气与电子工程学院。 

“对于有一天机器人能够与人类一起工作，一个问题是如何确保它们能够与我们安全地互动。 出于这个原因，世界各地的科学家一直在寻找为机器人带来意识的方法，例如能够“感觉”疼痛、对其做出反应以及承受恶劣的操作条件。 然而，将所需的大量传感器组合在一起的复杂性以及由此产生的这种系统的脆弱性是广泛采用的主要障碍。”

神经拟态计算专家巴苏表示：“我们的工作证明了机器人系统的可行性，该系统能够以最少的布线和电路有效地处理信息。 通过减少所需电子元件的数量，我们的系统应该变得经济实惠且可扩展。 这将有助于加速新一代机器人在市场上的采用。” 

教机器人感受疼痛

为了教机器人如何感受疼痛，该团队依靠记忆晶体管，它充当“类似大脑”的电子设备。 这些设备能够进行记忆和信息处理，充当人工疼痛受体和突触。 

该研究展示了机器人如何在受损后仍能继续对压力做出反应。 在“受伤”（例如割伤）后，机器人会失去机械功能。 这时，自愈离子凝胶开始发挥作用，使机器人治愈“伤口”，基本上将其缝合在一起。 

罗希特·亚伯拉罕·约翰（Rohit Abraham John）是该研究的第一作者，也是南洋理工大学材料科学与工程学院的研究员。

约翰说：“这些新颖设备的自我修复特性有助于机器人系统在因割伤或划伤而‘受伤’时，即使在室温下也能反复将自身缝合在一起。” “这模仿了我们生物系统的工作原理，就像人类皮肤割伤后自行愈合的方式一样。” 

“在我们的测试中，我们的机器人可以‘生存’并对划痕和碰撞等轻微伤害造成的意外机械损坏做出反应，同时继续有效工作。 如果这样的系统与现实世界中的机器人一起使用，它可能有助于节省维护费用。”

南洋理工大学材料科学与工程学院的共同主要作者、副教授 Nripan Mathews 表示：“传统机器人以结构化可编程方式执行任务，但我们的机器人可以感知环境，相应地学习和适应行为。 大多数研究人员专注于制造越来越灵敏的传感器，但没有关注如何有效做出决策的挑战。 这样的研究对于下一代机器人与人类有效互动是必要的。”

“在这项工作中，我们的团队采用了不寻常的方法，通过为机器人应用新的学习材料，设备和制造方法来模仿人类的神经生物学功能。 尽管仍处于原型阶段，但我们的发现为该领域奠定了重要的框架，为研究人员应对这些挑战指明了前进的方向。”

研究团队现在将寻求行业和政府研究实验室的合作伙伴，以进一步推进该系统。