Roboti, kteří cítí „bolest“: nová elektronická kůže, která slibuje bezpečnější robotiku

Robotika dělá obrovský krok vpřed s příchodem nové generace elektronické kůže, která je schopna dát strojům... lidský systém varování podobný bolestiNejde o to, aby roboti trpěli, ale o to, aby jim to bylo dáno. jasný a velmi rychlý signál, že něco není v pořádku, aby se zabránilo poruchám a nebezpečnému chování když pracují v blízkosti lidí.

V posledních měsících několik výzkumných týmů v Asii představilo prototypy Neuromorfní „e-skin“ nebo neuroelektronická kůže navrženo pro humanoidní a servisní roboty. Tato řešení do jisté míry replikují logiku nervového systému: Detekují dotyk, rozpoznávají, kdy může podnět způsobit újmu, a spouštějí instinktivní reflexy. aniž by se vždy spoléhal na pomalý centrální „mozek“.

Co to znamená, že robot může cítit něco podobného jako „bolest“?

V laboratoři vědci hovoří o centra „bolesti“ a nebezpečných podnětů Abychom popsali, jak tato umělá kůže reaguje na situace, jako je nadměrné teplo, propíchnutí, nárazy nebo nadměrný tlak. Když stroj detekuje tento typ kontaktu, aktivuje se nouzový signál, který robotovi dá pokyn, aby postiženou ruku nebo nohu odtáhl, než dojde k dalšímu poškození.

Tato reakce není emocionální, zdaleka ne, ale připomíná lidské reflexy: když se dotknete trnu růže, Tělo reaguje dříve, než mozek bolest plně zpracuje.Nový skin sleduje stejnou myšlenku robotickým způsobem s velmi rychlými reakcemi, které pomáhají chránit motory, těsnění a především lidi, kteří s nimi pracují.

Použití termínu „bolest“ vyvolává debatu, protože může vést lidi k domněnce, že roboti trpí, zatímco ve skutečnosti existuje technická bezpečnostní značkaMnoho odborníků však uznávají, že tento typ jazyka pomáhá vysvětlit složitý poplašný systém jednoduchým způsobem, což v konečném důsledku zlepšuje interakci mezi lidmi a stroji.

V kontextu, kdy humanoidi již nejsou omezeni na továrny a laboratoře, ale začínají se objevovat v sklady, nemocnice, logistická centra nebo dokonce domyMít pokožku citlivou na nebezpečí přestává být sci-fi a stává se praktickou nutností.

Architektura inspirovaná lidskou nervovou soustavou

Hlavní rozdíl oproti tradičním elektronickým skinům spočívá v jeho neuromorfní a hierarchická architekturaMísto odesílání všech údajů o tlaku, teplotě nebo kontaktu do centrálního procesoru pro klidnou analýzu tato kůže replikuje tok informací lidského nervového systému, kde se před dosažením mozku vyřeší mnoho reflexů.

Návrh se obecně skládá z čtyři překrývající se vrstvyVnější vrstva funguje jako druh ochranné syntetické epidermis, navržené tak, aby odolalo nárazům, oděrkám a opotřebení způsobenému každodenní prací. Pod ní se nacházejí vrstvy se senzory a obvody, které fungují jako senzorické nervy a signální dráhy.

Tyto senzory neustále měří tlak, vyvíjenou sílu a integritu kůže, což souvisí s výrobou neuromorfních senzorů. Systém pravidelně odesílá malé elektrické impulsy do procesorové jednotky jako znamení, že je vše stále v pořádku. Pokud dojde k řeznému řezu nebo zlomení, tyto impulsy v postižené části zmizí, což umožňuje rychlou lokalizaci poškození.

Když se kůže dostane do kontaktu s jiným povrchem, generuje elektrické hroty, které kódují informace o dotyku: intenzitu kontaktu, rozložení tlaku a to, zda se jedná o lokalizovaný nebo difúzní podnět. To vše pomáhá robotovi rozpoznávat předměty a upravovat sílu, s jakou je uchopujeTo je zásadní, pokud manipulujete s křehkými částmi nebo komunikujete s pacienty.

Novost nastává, když stimul překročí určité bezpečnostní prahy. V takovém případě systém změní trasu: místo toho, aby procházel CPU, Vyšší napěťový impuls je vyslán přímo do motorů robota spustit okamžitý reflexní pohyb, například stažení paže pod nebezpečným tlakem nebo změnu orientace nohy, pokud detekuje silný náraz.

Od laboratoře k humanoidním robotům a protézám

Velká část tohoto pokroku již byla otestována v humanoidní roboti vybavení kloubovými pažemi, rukama a nohamaMyšlenka je taková, že dokáží vykonávat složité úkoly – od skládání oblečení až po vaření nebo hru na hudební nástroj – aniž by ohrozili ostatní nebo sebe, když se stane něco neočekávaného.

Až doposud se mnoho robotů při interpretaci každé interakce zcela spoléhalo na svou centrální procesorovou jednotku. To vytváří úzké hrdlo: jakýkoli chybný výpočet nebo nadbytečná milisekunda může vést k... silné údery, pády nebo nesprávné úchopyS tímto novým skinem se některá rozhodnutí řeší téměř „automaticky“, což se promítá do menšího počtu nehod a poruch.

Potenciál se neomezuje pouze na průmyslovou nebo servisní robotiku. Tato technologie má přímou souvislost s... vývoj pokročilých protéz a exoskeletůSystém, který přesně rozlišuje texturu, tlak a poškození, může zlepšit tzv. haptickou zpětnou vazbu, tedy pocit „cítění“ toho, čeho se dotýkáme prostřednictvím umělé ruky nebo nohy.

V Evropě, kde jsou projekty propagovány Kolaborativní robotika v továrnách, nemocnicích a rehabilitačních centrechTyto elektronické obaly jsou bedlivě sledovány jako potenciální doplněk stávajících bezpečnostních norem. Integrace s evropskými předpisy by mohla urychlit jejich přijetí ve zdravotnických prostředcích a podpořit roboty.

Navíc, jelikož se jedná o technologii navrženou tak, aby byla robustní, škálovatelný a relativně levnýNení to omezeno pouze na velké humanoidy. V budoucnu by se to mohlo rozšířit i na mnohem každodennější zařízení, od robotických vysavačů schopných „všimnout si“, kdy poškozují nábytek, až po menší a citlivější osobní asistenty při práci se staršími lidmi nebo lidmi se sníženou pohyblivostí.

Jak je tato nová syntetická kůže konstruována a udržována

Aby vědci přiblížili chování lidské kůže, navrhli modulární systém. Místo jednoho velkého povlaku, který by bylo obtížné opravit, používají... nezávislé záplaty, které jsou připevněny pomocí magnetických prvkůPokud se některá oblast poškodí nebo přestane fungovat, lze tuto část vyměnit bez nutnosti demontáže celého robota.

Každá záplata integruje senzory a obvody schopné průběžně sledovat tlak, sílu a stav konstrukceTyto moduly pokrývají paže, trup, ruce nebo nohy v závislosti na potřebách robota. Tato modularita usnadňuje přizpůsobení kůže různým profilům: zakrytí průmyslové paže, která čelí neustálým nárazům, není totéž jako zakrytí ruky určené k manipulaci s lékařskými nástroji.

Systém periodické samokontroly – známé elektrické impulsy vysílané každých několik sekund – se stal klíčovým nástrojem preventivní údržby. Pokud v dané oblasti již není přijímán signál, Robot sám dokáže varovat, že je daná sekce poškozená. a vyžadují zásah, čímž se zkracují prostoje z důvodu údržby.

Týmy zodpovědné za vývoj nyní pracují na zvýšení celkové citlivosti. Úkolem je, aby pokožka dokázala... zpracovat více současných kontaktních bodů aniž by se cítil zahlcen, rozpoznává složité vzorce, například když se někdo opře o tělo robota nebo když se musí pohybovat ve velmi úzkých prostorech.

Spolu s mechanickou pevností a snadnou opravou je dalším cílem dosáhnout toho, aby byla tato kůže kompatibilní s různými typy estetických povrchových úprav, aby se dala udržovat. příjemný nebo lidštější vzhled bez ztráty technického výkonuTo je důležité ve zdravotnictví nebo v zařízeních péče o seniory, kde je společenské vnímání stroje téměř stejně důležité jako jeho výkon.

Bezpečnost, jazyk a etika: proč jsou slova důležitá

Pokrok v oblasti neuromorfní kůže se shoduje s rostoucími obavami o bezpečnost při interakcích mezi člověkem a robotem. Byly hlášeny incidenty zdokumentované na sociálních sítích – například videa, na kterých humanoidní robot napodobuje lidský pohyb, který nakonec způsobí zranění. bolestivá rána pro jeho provozovatele– připomínají nám, že tyto stroje ještě nechápou kontext ani etiku svého jednání.

V mnoha případech komerční humanoidi jednoduše napodobují data o pohybu, která přijímají téměř v reálném čase, aniž by rozlišovali... zda je gesto neškodné nebo nebezpečnéKombinace lepších „skinů“ s dalšími vrstvami kontroly a omezení síly je proto klíčem ke snížení rizik, a to jak v laboratořích, tak i v reálných pracovních prostorech.

Hierarchický neuronový design nové kůže se snaží přesně poskytnout dodatečná vrstva ochrany proti nárazům, proříznutí nebo nadměrnému tlakuSpuštěním rychlého reflexu systém pomáhá předcházet situacím, kdy by robot mohl pokračovat v tlačení nebo úderech, aniž by si „uvědomil“ škodu, kterou způsobuje.

Zároveň použití termínu „bolest“ k vysvětlení těchto funkcí otevřelo etickou a komunikační debatu. Někteří odborníci varují, že Připisování lidských vlastností strojům může vést k nejasnostem, což podporuje myšlenku, že roboti cítí nebo trpí jako my, což neodpovídá realitě.

Většina badatelů trvá na zdůraznění, že se jedná technický signál, inteligentní poplašný mechanismusTo je užitečné pro zvýšení bezpečnosti a efektivity strojů, ale bez emocionální složky. Shodují se, že klíčem je používat didaktický jazyk, aniž by vedl k nedorozuměním, zejména nyní, kdy jsou tyto systémy stále více přítomny v každodenním životě.

Vznik těchto neuromorfní elektronické skiny Přibližuje roboty lidskému fyzickému chování, pokud jde o reflexy a ochranu před úrazem. Kombinací detekce dotyku, rozpoznávání nebezpečí a ultrarychlá reakceTyto systémy slibují snížení počtu nehod, snížení nákladů na opravy a zlepšení soužití lidí a strojů v továrnách, skladech, nemocnicích a domácnostech. Stále je třeba dosáhnout pokroku, pokud jde o citlivost, regulaci a etický jazyk, ale myšlenka robotů s vlastním „smyslem pro bolest“ přestává být futuristickým konceptem a stává se praktickým nástrojem pro bezpečnost a spolehlivost.

Související článek:

Datové tabulky Google NotebookLM: Takto chce umělá inteligence uspořádat vaše data

Alberto Navarro

Jsem technologický nadšenec, který ze svých „geekovských“ zájmů udělal profesi. Strávil jsem více než 10 let svého života používáním nejmodernějších technologií a vrtáním se všemi druhy programů z čisté zvědavosti. Nyní se specializuji na počítačovou techniku ​​a videohry. Je to proto, že již více než 5 let píšu pro různé webové stránky o technologiích a videohrách a tvořím články, které se vám snaží poskytnout informace, které potřebujete, v jazyce, který je srozumitelný všem.

Pokud máte nějaké dotazy, mé znalosti sahají od všeho, co se týká operačního systému Windows a také Androidu pro mobilní telefony. A můj závazek je vůči vám, jsem vždy ochoten strávit pár minut a pomoci vám vyřešit jakékoli otázky, které můžete mít v tomto internetovém světě.