Роботов наделили способностью к тактильным ощущениям вплоть до боли — чтобы не затискали людей до смерти

Учёные создали прототип нейроморфной искусственной кожи для роботов, которая использует принципы, вдохновлённые нервной системой человека. В отличие от традиционных датчиков новая разработка опирается на импульсные (spiking) сигналы, аналогичные действиям биологических нейронов и нейронных сетей. Такие сигналы кодируют информацию о прикосновении и давлении на поверхность, что открывает роботам путь к более естественным тактильным ощущениям.

Система формирует данные о давлении в виде частоты электрических «спайков» от каждого сенсора на коже, каждый из которых обладает уникальным кодом идентификации. Для кодирования используется добавочная информация об импульсах — их форма, амплитуда и длительность, комбинация которых является уникальной.

Сигналы обрабатываются на следующем уровне архитектуры — похожем на биологический «центр обработки», спинной мозг человека, — где они фильтруются, локализуются и анализируются. Там же создаётся специализированный буфер, который может программироваться для задания болевого порога — предела, при превышении которого робот прекратит давление, отдёрнув манипулятор.

На более высоком уровне архитектуры данные передаются в процессор, что сравнимо с передачей сигналов из спинного мозга в головной для общей оценки ситуации. При этом базовые «рефлексы» запрограммированы на самом первом уровне нейроморфной архитектуры.

Также датчики искусственной кожи периодически посылают стробовый импульс, который служит подтверждением исправности конкретных сегментов кожи. При отсутствии такого сигнала сегмент считается повреждённым и требует замены. Кодирование позволяет чётко локализовать неисправность. У человека это работает по-иному, но это не важно — сам принцип рабочий и удобен для использования в робототехнике. Сегменты кожи выполнены с магнитным креплением и автоматически формируют подключения при установке на место.

Программирование рефлекторных реакций на самом низком уровне архитектуры позволяет роботу оперативно реагировать на излишнее давление без подключения анализа центрального процессора. Это важно для безопасности людей, которых роботы будут сопровождать, например престарелых или пациентов в больницах. Роботы будут запрограммированы не превышать болевой порог чувствительности кожи человека, чтобы не травмировать её.

Искусственная кожа пока может распознавать только давление. Для наделения её способностью определять температуру и распознавать другие ощущения потребуются иные датчики и их параллельная обработка. Всё это — в будущем. Пока учёные нашли оптимальный путь для создания сенсорного и интеллектуального симбиоза сигнальной и вычислительной архитектуры — это спайковые нейронные сети, для которых уже создано множество вычислительных архитектур. Тем самым нейроморфная кожа как бы естественно сопрягается с нейроморфными процессорами для ИИ, хотя и то и другое лишь с большой натяжкой имитирует настоящие биологические процессы в нервной системе человека.