Nervový systém pro roboty

Podle vědců by měli i jednodušší roboti mít senzory, které by je včasným varováním chránily proti hrozbě poškození, takže roboti vybavení takovýmito systémy by byli méně poruchoví. Vědci argumentují tím, že lidské tělo, ale i jednoduché organismy jsou od přírody vybavené nervovým systémem, který dokáže pomocí různých senzorů citlivých na dané faktory (teplo, tlak, zvuk a další) rozpoznat překročení určité kritické hranice, takže tím, že včas cítíme teplo, nespálíme si kůži a při nechtěném kontaktu s horkým předmětem, extrémně rychle zareagujeme a postižené místo okamžitě přemístíme do bezpečné vzdálenosti. To zajišťuje nervový systém napojený na mozek, který je schopen extrémní hodnoty rychle změřit a vyhýbat se jim, což nám pomáhá čelit zraněním. Nyní vědci vyvinuli pomocí moderních materiálů a technologií obdobný systém i pro stroje - jakýsi robotický nervový systém, který by na základě formalizované virtuální bolesti umožnil reagovat úměrně na danou situaci i předpovídat pravděpodobný následný vývoj. Cílem je vytvořit novou úroveň strojového vnímání, která by dostala reakce robotů z informační roviny do fáze reflexů.

Stroje, které dokážou chránit sebe samy

Výzkumníci pracují na reflexním robotickém nervovém systému, který bude reagovat adekvátně tak, aby nedošlo k poškození. Nahrává jim v tom i technologický rozvoj, kdy s rozmachem miniaturizace a levných senzorů pro různé účely je už možné snímače integrovat do dalších míst, kde pomáhají k lepší funkčnosti a také ochraně samotného robota nebo jeho části. Například mezi velmi rozšířené senzorové systémy patří i jednoduché parkovací snímače apod. Obdobná čidla napojená na “nervový systém registrující (a reagující na) virtuální bolest, by měla zabraňovat riziku poškození stroje např. v případě, že senzorům předají informaci o kritickém přiblížení k překážce (podobně jako u parkovacích systémů automobilů, kdy namísto překážky budou senzory signalizovat hraniční bolest), riziku poškození teplem či tlakem nebo deformací nějaké částí, poškrábáním apod.

Zmíněná technologie už v současné verzi počítá s několika úrovněmi „bolesti“, které vyvolají adekvátní odezvu. Systém, na němž byly simulovány, byl otestován na robotické paži Kuka se senzorem BioTac, který je schopen kromě teploty přesně rozeznat i různé povrchy materiálů. V případě lehké bolesti byla reakce pomalá a malá, při větších se adekvátně zrychlila a zvětšila. Při vážném poškození se robot přepnul do utlumeného stavu, kdy je uvolněný a lze s ním pohybovat, protože podle zadaných předpokladů byla očekávána nutnost větší pomoci nebo opravy a senzory by nemusely fungovat správně.

Jak moc to bolí?

Jak uvádějí autoři studie (Umělý nervový systém, který učí roboty jak cítit bolest a reflexivně reagovat na potenciálně škodlivé kontakty) Johannes Kuehn a Sami Haddadín z Leibnizovy University v Hannoveru, „robot musí být schopen detekovat a klasifikovat nepředvídané fyzické stavy a poruchy, hodnotit potenciální škody, které mu mohou způsobit a iniciovat vhodná protiopatření.” S cílem vyřešit tento náročný požadavek posloužily pro navrhování zážitkových modelů bolesti robota a reakčních kontrol poznatky z výzkumu lidské bolesti. Taktilní systém robota používá „model robotické nervové tkáně, který je inspirován strukturou lidské kůže" pro rozhodnutí, kolik bolesti by měl cítit pro dané množství síly. Stejně jako lidské neurony, přenáší model informace bolesti v opakujících se špičkách a v případě, že síla překročí určitý práh, kdy by mohlo dojít k poškození robota nebo zabránění vykonávání jeho úkolů, reaguje systém klasifikací informací jako nízké, střední či závažné bolesti.

Při nízkém stupni bolesti se robot „cítí nepohodlně“ a měl by se hladce stáhnout, dokud kontaktní událost nepomine, a poté se vrátit. Silné srážky jsou zahrnuty v kategorii mírné třídy bolesti. Robot „cítí" mírnou bolest, musí se rychle stáhnout na delší vzdálenost, dokud není kontaktní událost u konce, a až poté se může opět vrátit k přerušenému úkonu. Signál třídy „závažná bolest“ se vztahuje na všechny kontakty, kdy může dojít k poškození robota. Aby se zabránilo vzniku horší škody, přepne se do klidového stavu na tzv. gravitační kompenzaci s dalším utlumením pro zlepšení bezpečnosti robota a jeho okolí do přísně pasivního režimu.