Чувствует боль и опасность: ученые создали первую нервную систему для роботов

Эта технология направлена на поддержку интеллектуальных, энергоэффективных реакций в различных приложениях: от сверхмалых роботов до роботизированных протезов, говорится в публикации ресурса Interesting Engineering.

Исследователи давно ломали голову над технологией, которая бы позволила роботам реагировать на внешнюю среду так же эффективно, как это делают люди. В конце концов это удалось сделать с помощью нового поколения мемристоров, которые обеспечивает фильтрацию, подобную нейронной.

Что такое мемристоры

Мемристоры – полупроводниковые устройства нового поколения, хранящие аналоговые значения в виде сопротивления и широко исследуемые в качестве искусственных синапсов.

Существующие устройства, как правило, допускают лишь простые, монотонные изменения проводимости, что ограничивало их способность имитировать более сложные характеристики биологических нервных систем, включая привыкание и сенсибилизацию.

Команда KAIST Chungnam разработала новый мемристор с дополнительным внутренним слоем, проводимость которого может изменяться в противоположном направлении. Благодаря этой обратной реакции одно устройство может воспроизводить динамические синаптические паттерны: его выходной сигнал уменьшается при повторении благоприятных стимулов, но быстро восстанавливается и может даже усиливаться при обнаружении опасного сигнала.

Поскольку адаптивное поведение встроено в устройство, система может работать без отдельного сложного ПО или процессоров, что способствует миниатюризации и энергоэффективности.

Реализация этих функций в компактном, маломощном оборудовании была сложной задачей, поскольку большинство подходов требовали отдельного сложного программного обеспечения или схем, и именно мемристоры помогли достичь прогресса.

Для демонстрации концепции исследователи создали искусственную сенсорную нервную систему, способную распознавать прикосновение и боль, и интегрировали ее в роботизированную руку.

Изначально рука чувствительно реагировала на незнакомые тактильные стимулы. При многократном применении одних и тех же безопасных прикосновений реакция постепенно ослабевала, проявляя привыкание и игнорирование безопасных стимулов.

Позже, когда тактильные стимулы сочетались с электрическим разрядом, система интерпретировала это сочетание как сигнал опасности и снова становилась высокочувствительной, демонстрируя сенсибилизацию.

"Имитируя сенсорную нервную систему человека с помощью полупроводников нового поколения, мы открыли возможность реализации новой концепции роботов, которые будут более интеллектуальными и энергоэффективными в реагировании на внешние условия", — заявил Си-Он Парк из KAIST.

Ожидается, что эта технология будет использоваться в различных областях синтеза полупроводников нового поколения и робототехники, таких как сверхмалые роботы, военные роботы и медицинские роботы, такие как роботизированные протезы.

Мы также писали, что в NASA создали роботов для поиска инопланетян в Солнечной системе.