به گزارش ایسنا به نقل از دیلی میل، ممکن است کمی ناراحت کننده و شاید بیشتر شبیه به یک فیلم علمی- تخیلی بنظر برسد، اما ربات ها به لطف توسعه یک پوست الکترونیکی جدید که میتواند احساسات ناراحت کننده را حس کند، بزودی می توانند درد را احساس کنند.
دانشمندانی که پشت این اختراع هستند، می گویند یک دست مکانیکی مجهز به این پوست هوشمند، توانایی قابل توجهی در یادگیری واکنش به محرک های خارجی مانند ضربه زدن به کف دست را دارد.
این سیستم از نوع جدیدی از سیستم پردازش مبتنی بر ترانزیستورهای سیناپسی استفاده می کند که مسیرهای عصبی مغز را تقلید می کند تا احساس درد را یاد بگیرد.
کارشناسان چند دهه است که برای ساختن پوست مصنوعی (Artificial skin) با توانایی حس لامسه کار می کنند و اکنون با یک روش که دارای مجموعه ای از حسگرهای تماسی در سطح پوست الکترونیکی است تا به آن اجازه تشخیص تماس با یک جسم را بدهد، به آن رسیده اند. اما مشکل این است که این حسگرها معمولاً حجم زیادی از داده ها را تولید می کنند که پردازش صحیح آن ها توسط رایانه و پاسخگویی به آنها زمان می برد و باعث تأخیر می شود.
اکنون گروهی از مهندسان دانشگاه "گلاسکو" نمونه اولیه جدیدی از این پوست الکترونیکی را ارائه کرده اند که به اعتقاد آن ها یک پیشرفت بزرگ در زمینه رباتیک حساس به لمس است.
آن ها از چگونگی تفسیر سیگنال های پوست توسط سیستم عصبی محیطی انسان الهام گرفتند تا این تأخیرها و مشکل مصرف انرژی مفاهیم قبلی را از بین ببرند.
به محض این که پوست انسان یک ورودی دریافت می کند، سیستم عصبی محیطی شروع به پردازش آن در نقطه تماس می کند و قبل از ارسال به مغز، آنرا به اطلاعات حیاتی تقلیل می دهد. این تقلیل داده های حسی، امکان استفاده مؤثر از کانال های ارتباطی مورد نیاز برای ارسال داده ها به مغز را فراهم می آورد و سپس مغز بلافاصله پاسخ می دهد تا بدن واکنش مناسب نشان دهد.
محققان برای ساختن یک پوست الکترونیکی که قادر به پاسخگویی سیناپس مانند و از نظر محاسباتی کارآمد باشد، شبکه ای از ۱۶۸ ترانزیستور سیناپسی ساخته شده از نانوسیم های "اکسید روی" را مستقیماً روی یک سطح پلاستیکی انعطاف پذیر چاپ کردند. آن ها سپس ترانزیستور سیناپسی را با حسگر پوست روی کف دست یک ربات که به شکل دست انسان ساخته شده است، متصل کردند.
این حسگر هنگام احساس لمس، تغییری در مقاومت الکتریکی خود ثبت می کند و با یک لمس سبک، یک تغییر کوچک و با یک لمس شدیدتر، تغییر بزرگ تری ایجاد می کند.
دانشمندان می گویند، این ورودی برای تقلید از نحوه عملکرد نورون های حسی در بدن انسان طراحی شده است.
در نمونه های اولیه این پوست الکترونیکی، این داده های ورودی برای پردازش به رایانه ارسال می شد، جایی که اغلب در آن تاخیر وجود داشت. ولی در این طرح جدید، مداری که در پوست تعبیه شده است به عنوان یک سیناپس مصنوعی عمل می کند و ورودی را تقلیل می دهد و روند واکنش را سرعت می بخشد.
این تیم از خروجی متغیرِ این دست رباتیک و افزایش ولتاژ آن برای شبيه سازي پاسخ های مناسب به درد استفاده کرد که باعث می شود دست رباتیک به درد واکنش نشان دهد.
محققان دریافتند که با تعیین آستانه ولتاژ ورودی برای ایجاد واکنش، این دست رباتیک از احساس یک ضربه ی تیز در مرکز کف دست، خود را عقب می کشد.
توسعه این پوست الکترونیکی، جدیدترین پیشرفت در سطوح چاپی انعطاف پذیر و قابل کشش از جانب گروه فناوری های الکترونیک و حسگر منعطف دانشگاه گلاسکو (BEST) به سرپرستی پروفسور "راویندر داهیا" است.
او می گوید: همه ما در اوایل زندگی مان یاد می گیریم که به محرک های غیرمنتظره مانند درد واکنش مناسب نشان دهیم تا از آسیب رساندن دوباره به خودمان جلوگیری کنیم. البته توسعه این شکل جدید از پوست الکترونیکی واقعاً مستلزم ایجاد درد آن طور که ما می شناسیم، نبود. این فقط یک روش کوتاه برای توضیح فرآیند یادگیری از محرک های بیرونی است.
او ادامه داد: چیزی که ما از طریق این فرآیند توانسته ایم ایجاد کنیم، یک پوست الکترونیکی است که قادر به یادگیری است که قبل از اقدام، نیازی به ارسال پیام به یک پردازنده مرکزی ندارد و در عوض، با کاهش مقدار محاسبات مورد نیاز ، فرآیند پاسخ به لمس را به شدت تسریع می کند.
او افزود: ما معتقدیم که این یک گام واقعی رو به جلو در کار ما به سمت ایجاد پوست الکترونیکی چاپ شده نورومورفیک در مقیاس بزرگ است که قادر به پاسخگویی مناسب به محرک ها است.
"فنگویان لیو" یکی از اعضای گروه "BEST" و یکی از نویسندگان این مقاله گفت:این تحقیق در آینده می تواند مبنایی برای پوست الکترونیکی پیشرفته تری باشد که ربات ها را قادر می سازد تا به کاوش و تعامل با جهان در شرایط جدید یا ساخت اندام های مصنوعی که قادر به پاسخگویی احساس لامسه شبیه به انسان باشند، کمک کنند.
این تحقیقات جدید در مجله Science Robotics منتشر شده است.
- 10
- 2
