Відчуває біль і небезпеку: вчені створили першу нервову систему для роботів

Ця технологія спрямована на підтримку інтелектуальних, енергоефективних реакцій у різних додатках: від надмалих роботів до роботизованих протезів, ідеться в публікації ресурсу Interesting Engineering.

Дослідники давно ламали голову над технологією, яка б дозволила роботам реагувати на зовнішнє середовище так само ефективно, як це роблять люди. Зрештою це вдалося зробити за допомогою нового покоління мемристорів, які забезпечує фільтрацію, подібну до нейронної.

Що таке мемристори

Мемристори — напівпровідникові пристрої нового покоління, що зберігають аналогові значення у вигляді опору і широко досліджуються як штучні синапси.

Існуючі пристрої, як правило, допускають лише прості, монотонні зміни провідності, що обмежувало їхню здатність імітувати складніші характеристики біологічних нервових систем, зокрема звикання і сенсибілізацію.

Команда KAIST Chungnam розробила новий мемристор із додатковим внутрішнім шаром, провідність якого може змінюватися в протилежному напрямку. Завдяки цій зворотній реакції один пристрій може відтворювати динамічні синаптичні патерни: його вихідний сигнал зменшується під час повторення сприятливих стимулів, але швидко відновлюється і може навіть посилюватися при виявленні небезпечного сигналу.

Оскільки адаптивна поведінка вбудована в пристрій, система може працювати без окремого складного ПЗ або процесорів, що сприяє мініатюризації та енергоефективності.

Реалізація цих функцій у компактному, малопотужному обладнанні була складним завданням, оскільки більшість підходів вимагали окремого складного програмного забезпечення або схем, і саме мемристори допомогли досягти прогресу.

Для демонстрації концепції дослідники створили штучну сенсорну нервову систему, здатну розпізнавати дотик і біль, та інтегрували її в роботизовану руку.

Спочатку рука чутливо реагувала на незнайомі тактильні стимули. За багаторазового застосування одних і тих самих безпечних дотиків реакція поступово слабшала, проявляючи звикання та ігнорування безпечних стимулів.

Пізніше, коли тактильні стимули поєднувалися з електричним розрядом, система інтерпретувала це поєднання як сигнал небезпеки і знову ставала високочутливою, демонструючи сенсибілізацію.

"Імітуючи сенсорну нервову систему людини за допомогою напівпровідників нового покоління, ми відкрили можливість реалізації нової концепції роботів, які будуть інтелектуальнішими та енергоефективнішими в реагуванні на зовнішні умови", — заявив Сі-Он Парк з KAIST.

Очікується, що ця технологія використовуватиметься в різних галузях синтезу напівпровідників нового покоління і робототехніки, таких як надмалі роботи, військові роботи і медичні роботи, такі як роботизовані протези.

Раніше Фокус писав, що в Китаї створять армію з людиноподібних роботів, щоб перемогти Optimus Ілона Маска.

Ми також писали, що в NASA створили роботів для пошуку інопланетян у Сонячній системі.