机器人使用人工智能“感受到”疼痛并自我修复

机器人距离成为更像活着的生物又近了一步，最近在该领域取得了一项新进展。来自新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的科学家们已经创建了一个人工智能系统，允许机器人识别疼痛并自我修复。

新开发的系统依赖于人工智能启用的传感器节点，它们处理“疼痛”并对其做出反应。当外部物理力施加压力时，就会识别出这种疼痛。该系统的另一个主要部分是自我修复。当损伤较轻时，机器人可以在无需人类干预的情况下修复损伤。

该研究发表在八月的Nature Communications期刊上。

大多数当前的机器人通过传感器网络接收关于其周围环境的信息。然而，这些传感器不处理信息，而是将信息发送到中央处理单元。学习发生在这个中央处理单元中，这意味着当前的机器人需要有许多电线。这种系统导致了更长的响应时间。

除了更长的响应时间外，这些机器人也容易受到损坏，并需要大量的维护和修复。

新系统

在科学家们开发的新系统中，人工智能嵌入到传感器节点的网络中。有多个较小且功率较低的处理单元，与传感器节点相连。这种设置允许学习在本地发生，从而减少了所需的电线数量和响应时间。具体来说，它比传统机器人减少了五到十倍。

自我修复系统来自自愈离子凝胶材料的引入。这种材料使机器人能够在损坏时恢复机械功能，而无需人类的帮助。

阿林达姆·巴苏（Arindam Basu）副教授是该研究的共同首席作者，他来自电气与电子工程学院。

“为了让机器人有一天能够与人类合作，一个问题是如何确保它们能够安全地与我们互动。因此，世界各地的科学家们一直在寻找方法让机器人具有感知力，例如能够‘感受到’疼痛，做出反应，并承受恶劣的操作条件。然而，组装所需的众多传感器的复杂性以及这种系统的脆弱性是一个主要的障碍，阻碍了其广泛采用。”

根据巴苏的说法，他也是神经形态计算的专家，“我们的工作已经证明了一个机器人系统的可行性，该系统能够高效地处理信息，具有最少的电线和电路。通过减少所需的电子部件数量，我们的系统应该变得经济实惠和可扩展。这将有助于加速新一代机器人在市场上的采用。”

教机器人感受到疼痛

为了教机器人感受到疼痛，团队依赖于记忆电阻器，它们充当‘类似大脑’的电子设备。这些设备能够具有记忆和信息处理能力，充当人工疼痛受体和突触。

该研究表明了机器人在损坏后仍能对压力做出反应的能力。在‘受伤’后，例如切割，机器人会失去机械功能。这时自愈离子凝胶就会发挥作用，使机器人能够修复‘伤口’，基本上是将其缝合起来。

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

“这些新型设备的自愈特性有助于机器人系统在‘受伤’后，例如切割或划痕，即使在室温下，也能反复地将自己‘缝合’起来，”约翰说。“这模仿了我们的生物系统的工作方式，就像人类皮肤在切割后能够自行愈合一样。”

“在我们的测试中，我们的机器人可以‘生存’并对意外的机械损坏做出反应，例如划痕和碰撞，同时继续有效地工作。如果在现实世界中使用这样的系统，它可以为维护带来节省。”

根据南洋理工大学材料科学与工程学院的副教授尼里潘·马修斯（Nripan Mathews）的说法，他是该研究的共同首席作者，“传统机器人按照结构化的可编程方式执行任务，但是我们的机器人可以感知其环境，学习和适应行为。大多数研究人员专注于制造更敏感的传感器，但不关注如何有效地做出决定。这种研究对于下一代机器人与人类有效交互是必要的。”

“在这项工作中，我们的团队采取了一种非传统的方法，应用新的学习材料、设备和制造方法，使机器人模仿人类的神经生物功能。虽然仍处于原型阶段，但我们的发现已经为该领域奠定了重要的框架，指出了研究人员解决这些挑战的方向。”

研究团队现在将与行业合作伙伴和政府研究实验室合作，以进一步推进该系统。