Ученые "научили" роботов чувствовать боль: как это работает

Как чувствует боль человек

У людей болевые ощущения возникают в результате сложного взаимодействия между периферическими нервными сигналами и их интерпретацией мозгом.

Болевые сенсоры (ноцицепторы), имеющиеся в человеческой коже, передают электрические импульсы по нервам в несколько участков мозга, "включая" систему самосохранения (например заставляют отвести руку от пламени или острого ножа).

Основное об изобретении

Ученые из Хунанского университета в Китае разработали синтетическую кожу, основываясь на человеческих процессах.

В основу изобретения легла система зондирования боли, функционирующая благодаря "сотрудничеству" кристаллов цинка и гелия.

По словам исследователей, эти кристаллы реагируют на чрезмерное применение силы и высвобождают электроны, создавая электрический сигнал и вспышку света, благодаря которой можно определить точное место, где робот "чувствует боль".

Созданная учеными система кристаллов (скриншот: youtube.com/New Scientist)

Чем уникальна новая технология

По мнению ученого Цзе Тана, искусственная кожа позволит роботам определять опасность и реагировать на нее. Для полноценного функционирования изобретения ученые разработали специальный алгоритм искусственного интеллекта, который помогает роботу определить, какого "раздражителя" следует избегать.

"Благодаря использованию электрических и оптических сигналов можно одновременно воспринимать интенсивность и локализацию боли", - уточнил Тан и добавил, что это сродни функционированию "естественного ноцицептора".

Ученые уже "обучили" программу около 100 электрическим и оптическим показателям. Тестирование проводили с использованием ножа, палочки и ватного шарика (которые нажимали на датчик). Так алгоритм "привык" различать вредные и безвредные объекты, которые могут давать схожие показатели.

Потенциальное применение

По результатам проведенных исследований, роботизированная рука "научилась" успешно различать безопасные и опасные объекты в большинстве (97,5%) случаев.

Искусственный интеллект понимал, например, что роборука способна безопасно держать вареное яйцо, но мяч с железными шипами сразу отбрасывался.

В ходе дальнейшей работы ученые нашли еще одно возможное применение синтетической кожи. Они прикрепили ее кусочки на сердце, печень и легкие крысы и позволили роботу-хирургу провести биопсию (взятие частички ткани для дальнейшего микроскопического исследования).

Сигналы, получаемые роботом от кожи в течение процедуры, направляли его руку так, чтобы не повредить эти органы.

Исходя из этого ученые предполагают, что синтетическую кожу можно будет встраивать в хирургические инструменты, что позволит врачам "чувствовать вещи на расстоянии".