Reklama

Singapurscy naukowcy opracowują technologię „dotyku i czułości” dla robotów

Zmysł dotyku dla robotów może być wielkim przełomem! Singapurscy naukowcy wspólnie z Intelem badają nowe możliwości sztucznej skóry.

Zmysł dotyku dla robotów

Możliwe, że już niedługo zmysł dotyku dla robotów nie będzie tylko wytworem ludzkiej wyobraźni. Naukowcy z National University of Singapore (NUS), który jest częścią Intel Neuromorphic Research Community (INRC), zaprezentowali nowe odkrycia, demonstrujące przełom w percepcji robotycznej. Prezentowana nowość pokazuje, że wprowadzenie zmysłu dotyku do robotyki może znacząco zwiększyć możliwości i funkcjonalność. Dzisiejsze systemy są oparte wyłącznie na cyfrowym zmyśle widzenia. Odkrycie to pokazuje jak procesory neuromorficzne, mogą przewyższać tradycyjne architektury w przetwarzaniu tego typu danych.

Reklama

Jak stwierdził Mike Davies, dyrektor Laboratorium Neuromorficznych Obliczeń Intela:

Te badania to zdecydowanie kolejny krok w przyszłość robotyki, w której informacje są zarówno odbierane, jak i przetwarzane w sposób inicjowany różnego typu zdarzeniami. Badania te przyczyniają się do uzyskania coraz ciekawszych wyników pokazujących, że obliczenia neuromorficzne mogą przynieść znaczne korzyści. Chodzi o zakres minimalizowania opóźnień i zużycia energii, gdy cały system zostanie przeprojektowany w oparciu o czujniki, formaty danych, algorytmy i architekturę sprzętową opartą na zdarzeniach.

Zmysł dotyku dla robotów

Przełomowa technologia

Ludzki zmysł dotyku jest wystarczająco czuły, aby odczuć różnicę pomiędzy powierzchniami, które różnią się tylko jedną warstwą cząsteczek. Jednak większość dzisiejszych robotów pracuje wyłącznie przetwarzając obraz. Naukowcy z firmy NUS mają nadzieję zmienić ten stan rzeczy, wykorzystując niedawno opracowaną sztuczną skórę. Według ich badań jest w stanie wykryć dotyk ponad 1000 razy szybciej niż ludzki układ nerwowy i określić kształt, teksturę i twardość przedmiotów 10 razy szybciej niż mrugnięcie oka.

Uruchomienie w robotyce zmysłu dotyku podobnego do ludzkiego mogłoby znacznie poprawić obecną funkcjonalność. Przykładowo ramiona robotów wyposażone w sztuczną skórę mogłyby z łatwością dostosowywać się do zmian w materiałach produkowanych w fabryce. Dzięki wykorzystaniu zmysł dotyku do identyfikacji i chwytania nieznanych przedmiotów z odpowiednią siłą nacisku, aby zapobiec poślizgnięciu lub uszkodzeniu przedmiotu. Zdolność do odczuwania i lepszego postrzegania otoczenia może również umożliwić bliższą i bezpieczniejszą interakcję między człowiekiem a robotem.

Reklama

„Potrzebny jest sztuczny mózg”

O ile stworzenie sztucznej skóry jest jednym z etapów przejścia robotów na nowy poziom interakcji, to wymaga to również odpowiedniego chipu. Musi on wyciągać dokładne wnioski na podstawie danych sensorycznych skóry zbieranych w czasie rzeczywistym. Jednocześnie musi on działać na poziomie mocy na tyle wydajnym, że można go umieścić bezpośrednio wewnątrz robota.

Jak powiedział powiedział adiunkt Benjamin Tee z Wydziału Materiałoznawstwa i Inżynierii NUS oraz Instytutu Innowacji i Technologii NUS:

Oprócz samej sztucznej skóry potrzebny jest również sztuczny mózg. Będzie on w stanie w tym samym momencie przetwarzać dane, by robot mógł odpowiednio reagować na otaczające go środowisko. Musi się także uczyć i zapamiętywać ważne dla niego zdarzenia. Nasza wyjątkowa demonstracja systemu sztucznej skóry, stanowi duży krok w kierunku wydajności energetycznej i ich skalowalności. Fundamentem całego projektu jest sztuczna inteligencja i neuromorficznymi chipami, takimi jak Intel Loihi. Stworzenie ultraszybkiego, sztucznego czujnika skóry rozwiązuje to połowa drogi do uczynienia robotów inteligentniejszymi.

Zmysł dotyku dla robotów

Jak przeprowadzono badanie?

Aby dokonać przełomu w percepcji robotycznej, zespół NUS rozpoczął badania nad potencjałem technologii neuromorficznej do przetwarzania danych sensorycznych ze sztucznej skóry przy użyciu neuromorficznego układu badawczego firmy Intel Loihi. W swoim pierwszym eksperymencie naukowcy wykorzystali zrobotyzowaną rękę wyposażoną w sztuczną skórę do odczytywania alfabetu Braille’a, przekazując dane dotykowe Loihi przez chmurę. Proces ten pozwolił przekształcić mikro wypustki, które zbierały dane w znaczenie semantyczne. Loihi osiągnął ponad 92 -procentową dokładność w klasyfikowaniu liter alfabetu Braille’a. Do tego wykorzystał 20 razy mniejszą moc niż standardowy procesor Von Neumanna.

Bazując na tej pracy, zespół NUS jeszcze bardziej ulepszył możliwości percepcji robotów poprzez połączenie danych wizyjnych i dotykowych do sieci neuronowej. W tym celu zlecili robotowi sklasyfikowanie kilku nieprzezroczystych pojemników zawierających różne ilości płynu poprzez odbieranie sensorycznych bodźców ze sztucznej skóry i wbudowanej kamery. Badacze wykorzystali te same czujniki dotykowe i wizyjne, aby sprawdzić zdolność percepcji systemu do rozpoznawania poślizgu obrotowego, co jest ważne dla stabilnego chwytania.

Reklama

Intel jest kluczowym wsparciem w badaniu

Gdy dane sensoryczne zostały przechwycone, zespół wysłał je zarówno do procesora graficznego, jak i neuromorficznego układu badawczego Intel Loihi. Wszystko to w celu porównania ich możliwości przetwarzania. Wyniki, które zostały zaprezentowane na targach Robotics: Science and Systems. Ukazały one, że połączenie zmysłu widzenia opartego na zdarzeniach i dotyku za pomocą impulsowej sieci neuronowej umożliwiło uzyskanie o 10 procent większej dokładności w klasyfikacji obiektów w porównaniu z systemem wykorzystującym tylko widzenie.

Zmysł dotyku dla robotów

Co więcej, zademonstrowano obietnicę wykorzystania technologii neuromorficznej do zasilania takich urządzeń robotycznych i udowodniono, że Loihi przetwarza dane sensoryczne 21 procent szybciej niż najlepszy procesor graficzny, zużywając przy tym 45 razy mniej energii.

Jesteśmy podekscytowani tymi wynikami. Pokazują one, że układ neuromorficzny jest obiecującym elementem układanki, polegającej na łączeniu wielu czujników w celu poprawy percepcji robotów. To krok w kierunku budowania energooszczędnych i godnych zaufania robotów, które potrafią szybko i odpowiednio reagować w nieoczekiwanych sytuacjach.

– powiedział Assistant Professor Harold Soh z Wydziału Informatyki na NUS School of Computing.

Zmysł dotyku dla robotów może być wielkim przełomem. Czyżbyśmy byli świadkami wielkiej rewolucji naszych czasów?

Reklama