Премия Рунета-2020
Россия
Москва
+28°
Boom metrics
Наука8 июня 2022 11:55

Ученые создали искусственную кожу, как у киборга из фильма “Терминатор 2”

Электронная ткань, которая реагирует на внешние воздействия, создана по принципу действия периферической нервной системы человека
Долгое время ученым не удавалось создать искусственную кожу, которая бы наделили роботов человеческой чувствительностью.

Долгое время ученым не удавалось создать искусственную кожу, которая бы наделили роботов человеческой чувствительностью.

Фото: кадр из фильма

В культовом фильме “Терминатор 2” есть завораживающая сцена, когда Сара Коннор выковыривает из спины Арнольда Шварценеггера (модель Т-800) сплющенные кусочки свинца, а ее сын Джон, рассматривая простреленную куртку киборга, спрашивает: “Неужели тебе не больно, когда в тебя стреляют?”

- Я чувствую ущерб, это можно назвать болью, - отвечает Арнольд.

Долгое время ученым не удавалось создать искусственную кожу, которая бы наделили роботов человеческой чувствительностью. Тактильные ощущения очень важны, ведь в противном случае робот не сможет реагировать на внешние раздражители и будет наносить вред себе и окружающим. Если брать сюжет “Терминатора 2”, то робот бы не заметил, что в него стреляют. А в обычной жизни киборг не обратит внимание, что близко подошел к огню, поджаривая колбаски-гриль, и не сможет контролировать силу рукопожатия, ломая людям ладони. Отсутствие тактильных ощущений резко ограничивает сферу применения машин: такому парню я бы не доверил вкручивать в люстру хрупкую лампочку, не говоря уже о проведении сложной хирургической операции.

Поэтому специалисты потратили десятки лет, чтобы научить искусственную кожу определять, с каким объектом она вступила в контакт. Наконец, специалисты в области сенсорной робототехники Университета Глазго сделали важный шаг к созданию человекоподобных киборгов. Основная проблема разработчиков состояла в том, что датчики электронной кожи производят слишком большой объем данных, который компьютер обрабатывает с задержкой. А отсутствие моментальной реакции на раздражитель делает робота немного “тормознутым”. Кому, спрашивается, такой нужен? Ученые справились с этой задачей подсмотрев решение у природы или Господа Бога - кому как больше нравится. Разработчики использовали принцип работы периферической нервной системы человека.

Нервная система интерпретирует сигналы от кожи в точке контакта, сводя все данные только к жизненно важной информации: опасно или нет? Минимум данных, который отправляется в мозг, позволяет телу мгновенно реагировать: мы отдергиваем руку если из крана пошел кипяток или подскакиваем, если на даче наступили босой ногой на репей.

В качестве действующей модели ученые создали кибернетическую руку по образу и подобию человеческой. Ладонь обтянули искусственной кожей, на которую нанесли сетку из 168 синаптических транзисторов (синапс у живых существ это место контакта двух нейронов). В более ранних моделях информация от транзисторов напрямую шла в компьютер, который часто зависал пока “обмозговывал” эти данные. В этот раз транзисторы соединили с датчиком кожи, который регистрировал изменение электрического сопротивления: легкое прикосновение соответствовало небольшому изменению потенциала, а значительное изменение сопротивления интерпретировалось, как сильный болезненный удар. Такая схема на порядок ускорила время реакции компьютера и киборг научился быстро убирать руку после резкого удара по центру ладони.

- Мы научили компьютер чувствовать дискомфорт, используя процесс обработки информации, имитирующий работу нервной системы человека, - объясняет ведущий автор исследования профессор Равиндер Дахия. - Это делается вовсе не для того, чтобы заставить роботов страдать, электронная кожа существенно сократить процесс обучения машин на внешнем стимуле.

Кроме того, исследователи считают, что эта технология приведет не только к появлению нового поколения умных роботов, но и к созданию протезов рук и ног, которые вернут инвалидам-ампутантам полноценную чувствительность.