Кибер-кожа. Что произойдёт, когда роботы научатся чувствовать?

Зачем вообще давать роботам чувствительную кожу? Кроме как для моделей из «особой индустрии». Дело в том, что изначально рабочие машины проектировались под заводы. Где все внутреннее помещение – это четко ограниченная среда, со строгими протоколами и работой линий. Но если «вытащить робота с завода», он столкнется с хаосом и непредсказуемостью мира. И даже «стоп-кран», не будет спасать ситуацию, ведь нужно не пасовать, а адаптироваться к внешним изменениям. Поэтому и нужна эдакая надстройка в виде чувствительности, чтобы роботы могли сосуществовать рядом с нами, как адекватные ассистенты.

Тактильные системы и адаптивное поведение

В недавней публикации в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences исследователи из Технического университета Мюнхена и сотрудничающих с ним учреждений сообщили о разработке нового типа электронной кожи. Цель исследований: наделить роботов способностью распознавать опасный физический контакт. Работа направлена ​​на то, чтобы предоставить роботам более надежный способ различать обычное прикосновение от опасного физического взаимодействия.

Данная работа посвящена решению давней проблемы в робототехнике: созданию тактильных систем, которые выходят за рамки простого определения давления, и изучение граней безопасного, адаптивного поведения. При том, что обычные протезы обладают достаточным потенциалом для имитации родных конечностей, хоть и без полноценной обратной связи.

В основе этой системы сигнализации лежит сеть гибких датчиков давления, встроенных в электронную кожу. Когда поверхность кожи стимулируется касанием, сжиманием или ударом эти датчики преобразуют механическую силу в электрические сигналы. И здесь начинается главное отличие и сложность новой кибер-кожи.

Обработка сигналов по принципу нервной системы, вместе с обучением

В нормальных условиях внешние сигналы поступают непосредственно на процессор робота. Но в новой системе, если ощущение превышает заданный порог, кожа реагирует, посылая сигнал напрямую к двигателям конечности.

Отличительная особенность такого подхода – сам способ обработки сигналов. Вместо того чтобы рассматривать прикосновение как простой входной сигнал давления, система использует нейроморфное кодирование, в основе которого лежат принципы работы биологических нервов. Это помогает преобразовать давление силы в быстрые электрические импульсы. Частота и характер этих импульсов меняются в зависимости от интенсивности контакта и его местоположения.

Пока сила воздействия остается в пределах безопасных значений, сигналы указывают на обычное взаимодействие. Но как только давление превышает указанный порог, характер сигналов резко меняется, запуская защитные реакции.

Сигнал, но не чувство

Исследователи подчеркивают, что система предназначена только для обнаружения механического напряжения. Она не отражает эмоциональную боль или сенсорные ощущения более высокого уровня. Это просто функциональный сигнал, позволяющий роботам распознавать вредное воздействие и реагировать на него соответствующим образом. Хотя сама интерпретация сигналов может быть не такой уж и простой.

Для оценки производительности системы исследователи подвергли электронную кожу ряду физических воздействий, от легкого прикосновения до постепенно возрастающих сил, имитирующих потенциально опасный контакт. Эти тесты позволили изучить, насколько точно система может в режиме реального времени определять переход от безопасного к опасному контакту.

Мы заботимся о безопасности роботов? Нет, это нужно нам самим

В ходе экспериментов сенсорная сеть устойчиво реагировала на стимулы и активировала защитные реакции в зависимости от приложенной силы. Система реагировала в течение миллисекунд, что достаточно быстро для реакций в реальном времени: отталкивание от опасного контакта или снижение приложенной силы во время взаимодействия. Система также поддерживала стабильную работу сигнала при многократных циклах контакта. Это уже свидетельствует о ее долговечности при длительном использовании.

Эти характеристики крайне важны для создания безопасных условий при взаимодействии человека и робота. По мере того, как роботы постепенно перестают быть атрибутом тщательно контролируемой среды заводов и фабрик, и просачиваются в повседневное пространство, способность распознавать опасные контакты становится все более актуальной. Ведь задачи, выполняемые на близком расстоянии, повышают риск случайных столкновений и применения чрезмерной силы.

Большинство существующих систем безопасности роботов не предназначены для такого тесного физического контакта. Чаще всего они полагаются на внешние датчики, предварительно запрограммированные ограничения движения или механизмы аварийного отключения. Эти подходы идеально эффективны в контролируемой среде. Но в жизни они крайне медленны и совершенно не гибкие.

Встраивая эту сенсорную функцию непосредственно в оболочку робота, новая система позволяет машинам реагировать на физические угрозы локально и мгновенно. Плюс такая обработка сигналов задает фундамент для создания более продвинутых нейроимплантов.

Работа в группе и социальная коммуникация

Такая чувствительная кожа повышает эффективность коллективных задач, требующих физического контакта. Как пример: перемещение объектов, использование вспомогательных средств передвижения и сервисная робототехника. Суть в том, что роботам приходится непрерывно регулировать силу захвата и контакта во время взаимодействия. Регулируя силу в реальном времени, роботы смогут аккуратнее взаимодействовать с хрупкими объектами и непредсказуемой средой, избегая чрезмерного захвата, соскальзывания или неправильной оценки контакта.

Помимо безопасности и производительности, эта технология также меняет то, как люди воспринимают роботов и как взаимодействуют с ними. Гуманоидоподобные железяки, которые адекватно реагируют силу хвата или удар, могут казаться более отзывчивыми и реалистичными, даже если при этом не демонстрируют иных эмоциональных переживаний.

Такая обратная связь делает взаимодействие человека и робота более интуитивным. Подобно тому, как люди инстинктивно корректируют свои прикосновения, когда другой человек отстраняется, видимая обратная связь от машин может помочь корректировать поведение и уменьшать непреднамеренный ущерб.

Мораль, боль и роботы

Должны ли машины имитировать человеческие эмоции? Вот здесь мы и приходим к ключевому моменту. С одной стороны, подобная технология предлагает возможности для более тонкой настройки роботов, с другой – создает прецедент имитации. И это в то время, когда образ наших собственных тел, в условиях изобилия технологий, кажется не таким уж и однозначным.

Некоторые исследователи утверждают, что роботам вообще не нужна сигнализация, подобная боли. Но при этом заимствование биологических стратегий предлагает наиболее эффективный путь к созданию адаптируемых и устойчивых машин. Проблема заключается в балансе между функциональной пользой и риском поощрения антропоморфизации, с еще более широкими социальными последствиями.

Та же секс-индустрия, что если интегрировать в неё роботов с подобными сенсорными системами, к которым подключена программа эмоционального реагирования, управляемая искусственным интеллектом? А параметры внешнего вида робота могут задаваться в крайне широких пределах.

Горизонт сингулярности

Само собой, искусственная кожа с такой системой реагирования находятся на очень ранней стадии исследований, и это не готовая коммерческая технология. К тому же, она покрывает лишь ограниченные участки поверхности. Расширение покрытия на человекоподобное тело потребует значительных достижений в производстве и повышения как энергоэффективности, так и эффективности обработки данных.

Ближайшие цели: расширение зоны покрытия датчиков и повышение долговечности.

Однако, когда мы говорим про технологические новинки, то их путь от прототипа до коммерческого продукта куда быстрее, чем у тех же медицинских препаратов. А возможности маркетинга позволят покупать «чувствующих роботов» с наценкой х10, и быть благодарными за возможность прикоснуться к «революции в технологиях».

Больше материалов про дивный новый мир, в котором развитие технологий тесно сопряжено с нормами морали, а наше поведение корректируется ноотропами и антидепрессантами – вы найдете в сообществе Neural Hack. Подписывайтесь, чтобы держать под рукой полезный контент!