碰疼了会躲!这个植入“迷你大脑”的 AI 机器人,可感知疼痛,还能自吾愈相符

人类为什么会产生痛觉?

没错,是由于大脑中枢神经。和触觉、温度等感觉相通,吾们对疼痛专门敏感,当受到外界 " 细幼 " 刺激时,体内的神经元产生相答的信号,并传输至大脑中的中枢神经编制,让吾们产生痛感。

借助这一逆答机制,倘若给机器人植入一个 " 大脑 ",是否也能够让它感知疼痛?

对于这个疑问,南洋理工大学 ( NTU Singapore ) 的科学家们给出了一定回答。比来,他们议决一栽启发大脑的手段,为机器人开发了一个 " 迷你大脑 ",能够让它敏感地识别 " 疼痛 "。

不过,光是识别疼痛还不足。

就像吾们的手指不仔细划破一个口子,不必要专科医护人员来处理相通。机器人 " 受伤 " 后,也必要进走 " 自吾修复 "。

而这项功能同样被 NTU 团队的最新钻研攻破了,他们所研发的 " 迷你大脑 ",能够让机器人像人类相通感知外界施添的 " 疼痛,并修复细幼毁伤,不必要人造干预。

" 碰疼了 " 会躲的机器人

人类感受到疼痛的第一逆答是逃避,机器人也相通。

在展现 Demo 中,钻研人员 " 捏 " 了一下机器人的触角,机器人立即采取了逃避措施,表明它感知到了外界的刺激。

这一逆答是如何实现的呢?

倘若让机器人能够识别外界刺激,最先它必要一层遮盖全身的 " 皮肤 ",而这个皮肤就是传感器编制。

但必要仔细的是,传感器并不处理新闻,这意味它必要倚赖外界的辅助设备来充当 " 神经元 "。在现有钻研中,清淡是将传感器信号,发送到外界一个大型的中央处理器上荟萃处理。

而这栽手段也带来了不限复杂、延长矮、维护难等题目。

为此,钻研人员研发研制了一栽忆阻晶体管,它是一栽 " 类脑 " 电子设备,能够对新闻进走记忆和处理。他们将这栽忆阻晶体管内置于卫星阈值调整授与器( Satellite Threshold Adjusting Receptors,STARs)中,并挑出了将其与传感器相结相符的手段。

STARs 授与器对迫害性信号的处理过程

在传感器节点的网络中,这些众个较幼的、功能较弱的处理单元与传感器节点相连接,议决对新闻的实时处理,降矮了布线复杂性,同时挑高了容错率和延时题目。

而这些处理单元就像分布在机器人皮肤上的 " 迷你大脑 "。钻研人员介绍称,

相比于传统荟萃式的处理手段,这栽松散式编制使机器人的布线数目和相答时间缩短了 5 到 10 倍。

在分布式编制中,每个处理单元议决传感器元件来处理压力信号,STARs 负责授与部门迫害或疼痛信号,而 SWARM 负责竖立众重信号与突触神经元(Satellite Spiking Neurons,SSNs)之间竖立有关。

其中,SWARM 是一栽卫星重量调节电阻存储器(Satellite Weight Adjusting Resistive Memories),久久爱色鬼综合主要用来模拟生物突触信号。

当检测到与有害刺激有关的纹理时,SWARM 会调制神经元的放电速率,并触发 " 逃避 " 逆答,避免湮没的身体迫害。

" 受伤 " 机器人的自吾修复机制

更主要的,这款机器人模仿了人类生物编制的做事手段,能够像人类皮肤被割伤后自走愈相符相通,完善自吾修复。

在 Demo 中,钻研人员拔失踪了机器人的电极线来代外受到的外界毁伤。

然后,对机器人的触角施添压力,能够望出,它同样做出了逃避的逆答。

这表明,机器人完善的自吾修复,并能够恢复平常做事。

原形上,机器人的自吾修复功能,在现实行使场景中专门主要。比如,机器人往往用来拯救不幸中的受伤人员。他们行使摄像头和传感器在废墟下找到幸存者,然后在触摸传感器的引导下将人员拉出。

在这个过程中,倘若机器人受到外界撞击,将失踪死板功能,无法平常进走声援做事。

那么,实验中的机器人是如何完善毁伤修复的?钻研人员介绍,他们在 STARs 和 SWARMs 中注入了一栽自吾修复离子凝胶,当机器人受到利器 " 刺伤 " 后,凝胶中的分子最先相互作用,能够将机器人的 " 伤口 " 缝相符在一首,进而在保持高逆答能力的同时恢复其功能。

这栽离子凝胶设计的基本理念是将电极,可拉伸的聚相符物与离子液体结相符在一首。离子 - 偶极子(ion – dipole)相互作用,能够增补聚相符物上带电离子和极性基团之间的作用力,并且随着离子电荷或分子极性的增补而增补。

在聚相符物中添入高离子强度的离子液体后,会产生两栽成绩:

一是离子液体将聚相符物塑化,使其玻璃转化温度 ( Glass Transition Temperature, Tg ) 大大矮于室温。

二是离子 - 偶极子相互作用促进了聚相符物链的扩散,使得聚相符物能够在室温下自走修复。

大无数可修复编制只倚赖于分子间的强相互作用,然后,必要手工重新连接聚相符物的两端,与此相逆,钻研人员行使离子、液体、聚相符物三者之间的组相符,降矮玻璃化转折温度,进而使聚相符物能够通太甚子间的相互作用将自己缝回一首。

不过,这栽修复功能还仅限于 " 细幼 " 的死板迫害。

但钻研人员 Nripan Mathews 教授也外示,在这项做事中,吾们团队采取了一栽专门规的手段,议决模仿人类的生物学逆答机制,研发出了一栽相通于大脑的神经处理编制。固然还处于原型阶段,但吾们的发现为智能感知编制开辟了一栽新的路径。

引用链接:

https://techxplore.com/news/2020-10-scientists-mini-brains-robots-pain-self-repair.html

https://www.nature.com/articles/s41467-020-17870-6

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2020-10-17 04:45admin admin 点击