I robot sono un passo avanti verso l’essere più simili a esseri viventi con un nuovo sviluppo nel campo. Gli scienziati della Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) hanno creato un sistema di intelligenza artificiale che consente ai robot di riconoscere il dolore e autoripararsi.
Il sistema di recente sviluppo si basa su nodi di sensori abilitati all’IA, che elaborano il “dolore” e quindi rispondono ad esso. Questo dolore viene identificato quando viene esercitata una pressione da una forza fisica esterna. L’altra parte importante del sistema è l’auto-riparazione. Il robot è in grado di riparare quel danno, quando il caso è un “infortunio” minore, il tutto senza dover fare affidamento sull’intervento umano.
La ricerca è stata pubblicata ad agosto sulla rivista Nature Communications .
La maggior parte degli attuali robot del mondo riceve informazioni sull’ambiente circostante tramite una rete di sensori. Tuttavia, questi sensori non elaborano le informazioni, ma inviano invece le informazioni a un’unità di elaborazione centrale. Questa unità di elaborazione centrale è il luogo in cui avviene l’apprendimento e significa che i robot attuali devono avere molti cavi. Questo sistema si traduce in tempi di risposta più lunghi.
Oltre a tempi di risposta più lunghi, questi robot sono spesso facilmente danneggiati e richiedono molta manutenzione e riparazione.
Il nuovo sistema
Nel nuovo sistema sviluppato dagli scienziati, l’IA è incorporata nella rete di nodi sensori. Esistono più unità di elaborazione più piccole e meno potenti, a cui sono collegati i nodi del sensore. Questa configurazione consente che l’apprendimento avvenga localmente, il che a sua volta riduce la quantità di cavi necessari e il tempo di risposta. Nello specifico, è ridotto da cinque a dieci volte rispetto ai robot convenzionali.
Il sistema di autoriparazione deriva dall’introduzione di un materiale di gel ionico autorigenerante nel sistema. Ciò consente ai robot di recuperare le funzioni meccaniche in caso di danneggiamento, senza l’aiuto dell’uomo.
Il Professore Associato Arindam Basu è co-autore principale dello studio. Proviene dalla School of Electrical & Electronic Engineering.
“Affinché un giorno i robot possano collaborare con gli esseri umani, una preoccupazione è come garantire che interagiscano con noi in modo sicuro. Per questo motivo, gli scienziati di tutto il mondo hanno trovato modi per portare un senso di consapevolezza ai robot, come essere in grado di “sentire” il dolore, reagire ad esso e resistere a condizioni operative difficili. Tuttavia, la complessità di mettere insieme la moltitudine di sensori richiesti e la fragilità risultante di un tale sistema è un ostacolo importante per l’adozione diffusa “.
Secondo Basu, che è anche un esperto di calcolo neuromorfico, “Il nostro lavoro ha dimostrato la fattibilità di un sistema robotico in grado di elaborare le informazioni in modo efficiente con cablaggio e circuiti minimi. Riducendo il numero di componenti elettronici richiesti, il nostro sistema dovrebbe diventare accessibile e scalabile. Ciò contribuirà ad accelerare l’adozione di una nuova generazione di robot sul mercato “.
Insegnare al robot a provare dolore
Per insegnare al robot come provare dolore, il team si è affidato a memtransistor, che agiscono come dispositivi elettronici “simili al cervello”. Questi dispositivi sono in grado di avere memoria e elaborazione delle informazioni, agendo come recettori artificiali del dolore e sinapsi.
Lo studio ha dimostrato come il robot potrebbe continuare a rispondere alla pressione anche dopo essere stato danneggiato. A seguito di un “infortunio”, come un taglio, il robot perde la funzione meccanica. Questo è il momento in cui il gel ionico autorigenerante entra in azione e fa sì che il robot guarisca la “ferita”, fondamentalmente cucendola insieme.
Rohit Abraham John è il primo autore dello studio e ricercatore presso la School of Materials Science & Engineering presso NTU.
“Le proprietà di autoriparazione di questi nuovi dispositivi aiutano il sistema robotico a ricucirsi ripetutamente quando ‘ferito’ con un taglio o un graffio, anche a temperatura ambiente”, dice John. “Questo imita il funzionamento del nostro sistema biologico, proprio come il modo in cui la pelle umana guarisce da sola dopo un taglio”.
“Nei nostri test, il nostro robot può” sopravvivere “e rispondere a danni meccanici involontari derivanti da lesioni minori come graffi e urti, pur continuando a lavorare in modo efficace. Se un tale sistema fosse utilizzato con i robot in contesti reali, potrebbe contribuire al risparmio nella manutenzione. “
Secondo il professore associato Nripan Mathews, co-autore principale proveniente dalla School of Materials Science & Engineering presso NTU, “I robot convenzionali svolgono compiti in modo programmabile strutturato, ma i nostri possono percepire il loro ambiente, apprendere e adattare il comportamento di conseguenza. La maggior parte dei ricercatori si concentra sulla creazione di sensori sempre più sensibili, ma non si concentra sulle sfide di come possono prendere decisioni in modo efficace. Tale ricerca è necessaria affinché la prossima generazione di robot possa interagire efficacemente con gli esseri umani “.
“In questo lavoro, il nostro team ha adottato un approccio fuori dai sentieri battuti, applicando nuovi materiali di apprendimento, dispositivi e metodi di fabbricazione per i robot per imitare le funzioni neuro-biologiche umane. Sebbene siano ancora in una fase di prototipo, i nostri risultati hanno stabilito importanti quadri per il campo, indicando la via da seguire per i ricercatori per affrontare queste sfide “.
Il team di ricerca si rivolgerà ora a partner del settore e ai laboratori di ricerca governativi per far avanzare ulteriormente il sistema.
