Το νευρικό μας σύστημα κάνει μια εκπληκτική δουλειά στην παρακολούθηση αισθητηριακών πληροφοριών, και το κάνει χρησιμοποιώντας σήματα που θα τρέλαιναν πολλούς επιστήμονες υπολογιστών: μια ροή πληροφοριών δραστηριότητας που μπορεί να μεταδοθεί σε εκατοντάδες επιπλέον νευρώνες, που ενσωματώνονται με παρόμοιες σειρές πληροφοριών που προέρχονται από άλλους νευρώνες.
Τώρα λοιπόν, ερευνητές χρησιμοποιούν κυκλώματα πληροφοριών για να κατασκευάσουν ένα τεχνητό ρομποτικό δέρμα, υιοθετώντας ορισμένες από τις αρχές του τρόπου με τον οποίο μεταδίδονται και ενσωματώνονται τα σήματα από τους αισθητηριακούς μας νευρώνες.
Το σύστημα χρησιμοποιεί μερικά μη νευρωνικά χαρακτηριστικά, αλλά έχει το πλεονέκτημα ότι μας δίνει chip που μπορούν να τρέχουν νευρωνικά δίκτυα χρησιμοποιώντας σήματα πληροφοριών, κάτι που θα επιτρέπει σε αυτό το σύστημα να ενσωματωθεί με κάποιο ενεργειακά αποδοτικό υλικό που εκτελεί λογισμικό ελέγχου με τεχνητή νοημοσύνη.
Υπάρχουν τέσσερις τρόποι με τους οποίους αυτές οι σειρές σημάτων μπορούν να μεταφέρουν τις πληροφορίες: με το σχήμα ενός μεμονωμένου παλμού, μέσω του μεγέθους τους, μέσω του μήκους του σήματος της πληροφορίας και μέσω της συχνότητας σημάτων των πληροφοριών. Η συχνότητα των σημάτων των πληροφοριών είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο μέσο μεταφοράς σε βιολογικά συστήματα και οι ερευνητές τη χρησιμοποιούν για να μεταφέρουν την πίεση που βιώνει ένας αισθητήρας.
Οι υπόλοιπες μορφές πληροφοριών χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ενός γραμμωτού κώδικα που βοηθά στον εντοπισμό του αισθητήρα από τον οποίο προήλθε η ένδειξη. Εκτός από την καταγραφή της πίεσης, οι ερευνητές έβαλαν κάθε αισθητήρα να στέλνει ένα σήμα “Είμαι ακόμα εδώ” σε τακτά χρονικά διαστήματα. Η μη λήψη αυτού του σήματος θα αποτελούσε ένδειξη ότι κάτι έχει πάει στραβά με αυτόν τον αισθητήρα.
Τα σήματα πληροφοριών επιτρέπουν στο επόμενο επίπεδο του συστήματος να εντοπίσει οποιαδήποτε πίεση ασκείται στο δέρμα, καθώς και από πού προήλθε. Αυτό το επίπεδο μπορεί επίσης να κάνει βασική αξιολόγηση της αισθητηριακής εισόδου:
“Ακατέργαστοι παλμοί που ξεκινούν από την πίεση από τη γεννήτρια παλμών συσσωρεύονται στο κέντρο προσωρινής μνήμης σήματος μέχρι να ξεπεραστεί ένα προκαθορισμένο όριο πόνου, ενεργοποιώντας ένα σήμα πόνου”.
Αυτό μπορεί να επιτρέψει βασικές αντανακλαστικές αντιδράσεις που δεν περιλαμβάνουν συστήματα ελέγχου υψηλότερου επιπέδου. Για παράδειγμα, οι ερευνητές έστησαν έναν ρομποτικό βραχίονα καλυμμένο με το τεχνητό δέρμα τους και τον έκαναν να κινείται κάθε φορά που βίωνε πίεση που μπορούσε να προκαλέσει βλάβη.
Το δεύτερο επίπεδο συνδυάζει και φιλτράρει σήματα από το δέρμα πριν στείλει τις πληροφορίες στον ελεγκτή του βραχίονα, ο οποίος είναι το ισοδύναμο του εγκεφάλου σε αυτή την περίπτωση. Έτσι, το ίδιο σύστημα μπορεί να κάνει ένα ρομποτικό πρόσωπο να αλλάζει εκφράσεις με βάση την πίεση που “νιώθει” το χέρι του.
Το τεχνητό δέρμα έχει σχεδιαστεί για να συναρμολογείται από τμήματα που μπορούν να κουμπώσουν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας μαγνητικές κλειδαριές. Αυτά συνδέουν αυτόματα οποιαδήποτε απαραίτητη καλωδίωση και κάθε τμήμα του δέρματος μπορεί να μεταδίδει έναν μοναδικό κωδικό αναγνώρισης.
Έτσι, αν το σύστημα εντοπίσει ζημιά, είναι σχετικά εύκολο για κάποιον χειριστή να βγάλει το κατεστραμμένο τμήμα και να το αντικαταστήσει με νέο υλικό. Οι ερευνητές ονομάζουν την ανάπτυξή τους νευρομορφικό ρομποτικό ηλεκτρονικό δέρμα ή NRE-skin από το neuromorphic robotic e-skin.
Ο όρος “νευρομορφικός” είναι λίγο ασαφής, με ορισμένους να τον χρησιμοποιούν για να δείξουν μια τεχνολογία που ακολουθεί τις αρχές που χρησιμοποιούνται από το νευρικό σύστημα.
DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2520922122
Αν και τα δελτία τύπου θα είναι από πολύ επιλεγμένα έως και σπάνια, είπα να περάσω … γιατί καμιά φορά κρύβονται οι συντάκτες.
