Вчені створили прототип нейроморфної штучної шкіри для роботів, яка використовує принципи, натхненні нервовою системою людини. На відміну від традиційних датчиків нова розробка спирається на імпульсні (spiking) сигнали, аналогічні діям біологічних нейронів і нейронних мереж. Такі сигнали кодують інформацію про дотик і тиск на поверхню, що відкриває роботам шлях до більш природних тактильних відчуттів, пише arstechnica.com.
Система формує дані про тиск у вигляді частоти електричних «спайків» від кожного сенсора на шкірі, кожен з яких має унікальний код ідентифікації. Для кодування використовується додаткова інформація про імпульси — їх форма, амплітуда та тривалість, комбінація яких є унікальною.
Сигнали обробляються на наступному рівні архітектури — подібному до біологічного «центру обробки», спинного мозку людини, — де вони фільтруються, локалізуються й аналізуються. Там же створюється спеціалізований буфер, який може програмуватися для задання больового порога — межі, при перевищенні якої робот припинить тиск, відсмикнувши маніпулятор.
На вищому рівні архітектури дані передаються в процесор, що можна порівняти з передаванням сигналів зі спинного мозку в головний для загальної оцінки ситуації. Водночас базові «рефлекси» запрограмовані на самому першому рівні нейроморфної архітектури.
Також датчики штучної шкіри періодично надсилають стробовий імпульс, який слугує підтвердженням справності конкретних сегментів шкіри. За відсутності такого сигналу сегмент вважається пошкодженим і потребує заміни. Кодування дозволяє чітко локалізувати несправність. У людини це працює інакше, але це неважливо — сам принцип робочий і зручний для використання в робототехніці. Сегменти шкіри виконані з магнітним кріпленням і автоматично формують підключення під час встановлення на місце.
Програмування рефлекторних реакцій на найнижчому рівні архітектури дозволяє роботу оперативно реагувати на надмірний тиск без підключення аналізу центрального процесора. Це важливо для безпеки людей, яких роботи супроводжуватимуть, наприклад літніх або пацієнтів у лікарнях. Роботи будуть запрограмовані не перевищувати больовий поріг чутливості шкіри людини, щоб не травмувати її.
Штучна шкіра поки що може розпізнавати лише тиск. Щоб наділити її здатністю визначати температуру та розпізнавати інші відчуття, знадобляться інші датчики та їх паралельна обробка. Усе це — в майбутньому. Поки що вчені знайшли оптимальний шлях для створення сенсорного й інтелектуального симбіозу сигнальної та обчислювальної архітектури — це спайкові нейронні мережі, для яких уже створено безліч обчислювальних архітектур. Тим самим нейроморфна шкіра ніби природно поєднується з нейроморфними процесорами для AI, хоча і те, і інше лише з великою натяжкою імітує справжні біологічні процеси в нервовій системі людини.