危险!猜猜:这个身体部位曾被称为“完美的完美作为仪器的完善”。

答案:“人类的手是什么?”

我们的手是一种疯狂的进化工程壮举。密集包装的传感器提供复杂和超敏感的触感。几十个关节协同作用,让我们出人瞩目的灵巧。一种 ”第六感“意识到我们的手在太空中的地方将它们连接到心灵,使得可以打开门,拿起一个杯子,并完全基于他们的感受。

那么为什么机器人不能一样?

在一个新文章科学,波士顿和哈佛大学的Subramanian Sundaram博士认为,它是重新思考机器人触摸的时间很高。科学家长期以来一直梦想着人工工程机器人手,我们拥有的相同的灵巧和反馈。现在,经过几十年,由于两个主要进展,我们在突破的突破。一,我们更好地了解人类的触摸程度。二,我们拥有召集的Mega计算强国机器学习在硅中重新承载生物学。

机器人手用触摸感AI.大脑相匹配它 - 可以改革我们对机器人的想法。如果有些笨拙,新奇,那么装备人类手的机器人,那么迷人的机器人更能做常规任务,制作食物,折叠洗衣和专业任务,如手术或救援。但是机器不是唯一获得的。对于人类来说,配备精确,敏感和高分辨率人工触摸的机器人假肢手是下一个巨大的突破,使生物大脑无缝连接到机械手上。

这是Sundaram布局让我们联系的内容。

无论如何,触摸工作如何?

让我从一些坏消息开始:逆向工程人手真的很难。它的堵塞包装有超过17,000个传感器,单独调整到机械力量,更不用说温度和疼痛的传感器。这些力“受体”依靠物理扭曲弯曲,伸展,卷曲到脑部。

好消息?我们现在更清楚地了解生物触摸工作原理的图片。想象一枚硬币压入你的手掌。嵌入皮肤中的传感器,称为机械师,捕获该压力,并将其翻译成电信号。这些信号通过手上的神经脉冲到脊柱,最终将他们的方式进入大脑,在那里他们被解释为“触摸”。

至少,这是简单的版本,但一个太模糊而且对重新制作触摸特别有用。要到达那里,我们需要放大。

手上的细胞收集触摸信号,称为触觉“第一阶”神经元(进入星球大战笑话)就像倒置树。错综复杂的树枝从他们的身体延伸,埋在皮肤深处,到了大面积的手中。每个神经元都有自己的小领域,称为“受体场”,虽然有些重叠。像调节器一样,这些神经元管理半专用区域,使它们转移到较高脊髓和大脑的任何信号实际上从距离跨越多个传感器集成。

它变得更复杂。皮肤本身是一种活化实体,可以通过水合作用来调节自己的机械感。例如,汗水使皮肤软化,这改变了它如何与周围物体相互作用。曾经试过把手套放在汗湿的手上吗?它比干燥的斗争更多,感觉与众不同。

在某种程度上,手的触觉神经元扮演莫尔斯尔代码的游戏。通过不同频率的电动发出哔哔声,它们能够传输有关对象尺寸,纹理,重量和其他属性的信息,同时还要求大脑进行反馈以更好地控制对象。

生物学到机器

重新加工我们所有的手最大的功能就是绝对令人生畏。但是机器人有一条腿 - 他们不仅限于生物硬件。今年早些时候,例如,来自哥伦比亚的团队在一种与受体领域松散地相似的方式使用重叠的光发射器和传感器设计了一种“感觉”机器人手指。然后通过深度学习分析光的扭曲,以转化为接触位置和力。

虽然从我们自己的电器系统的激进偏离偏离,但哥伦比亚团队的尝试显然基于人类生物学。他们并不孤单。“在柔软可拉伸的电子皮肤的创造中,正在进行实质性进展,”孙达姆说,其中许多人都可以感知力或压力,尽管它们仍然有限。

然而,有希望的是“使用视觉数据的激动人心的进步”,Sundaram说。计算机视觉从无处不在的摄像机和大型数据集中获得了极大地,可以培训强大但数据饥饿的算法,如深卷积神经网络(CNNS)。

通过捎带他们的成功,我们可以基本上加入“眼睛”到机器人手中,超级大国我们人类无法想象。即使更好地,可以容易地采用CNN和其他类别的算法用于处理触觉数据。在一起,机器人手可以使用它的眼睛扫描一个物体,计划其掌握的动作,并使用触摸进行反馈以调整其抓地力。也许我们终于有一个机器人轻松拯救手机可悲地丢到堆肥厕所。或者让人类受益的东西很古老。

那说,依靠视力太大,也可能是一个垮台。拿一个机器人扫描广阔的瓦砾,在灾难响应期间为生命的迹象。如果触摸依赖于视线,那么它必须在复杂和动态的设置中保持连续的视线 - 至少现在的计算机视觉并不妥善。

一种神经形态的前进方式

太黛比下降了吗?我掩护你!夸大挑战很难,但是明确的是,新兴机器学习工具可以解决数据处理挑战。对于愿景,它将复杂图像蒸馏成“可操作的控制政策”,Sundaram说。有关触摸,很容易想象也是如此。将两者聚在一起,这是制作中的机器人超级手。

向前展望,争论Sundaram,我们需要密切遵守手和大脑过程的触摸。劫持我们的生物“触摸机械”已经证明是有用的。2019年,一个队使用了一个神经机界面进行禁止控制机器人手臂 - Deka Luke手臂 - 感知肢体和携带手感的感觉。Luke臂和手的压力激活了一种植入的神经界面,以便大脑过程作为触摸的方式划分剩余的神经。当AI分析​​类似于生物触觉神经元的压力数据时,该人能够更好地识别不同的物体。

“神经形态触觉硬件(和软件)进步将强烈影响仿生假体的未来 - 一个令人信服的机器人手应用,”Sundaram表示,下一步是增加传感器的密度。

另外两个主题取得了朝向a的榜单Cyborg.未来。一个是寿命,在机器人上的传感器中需要能够可靠地产生大量的高质量数据 - 这是一种看似平凡的东西,而是一种实际限制。

另一个是全能的。我们不仅仅是压力传感器,我们需要一些捕捉无数的触摸感觉的东西。从羽毛光到一个沉重的冲床,从振动到温度,类似于我们双手的树状架构将有助于组织,整合和以其他方式处理从这些传感器收集的数据。

在十年前,思维控制的机器人被认为是蓝天,伸展目标神经技术幻想。我们现在有机会“关闭循环”,从思想开始触摸和回来的想法,并在路上制作一些坏人。

图像信用:publicdomainpictures.Pixabay

Shelly Xuelai Fan是一个神经科学家转向科学作家。她在不列颠哥伦比亚省大学的神经科学中完成了博士学位,在那里她开发了新的神经变性治疗方法。在研究生物脑的同时,她对AI和所有东西都很着迷。毕业后,她搬到了UCSF,研究了恢复老年大脑的基于血液的因素。她是 ...

遵循搁置: