Умное и устойчивое искусственное осязание благодаря ИИ: исследования для чувствительных роботов и протезов
Никогда не стоит недооценивать осязание: оно позволяет нам познавать мир и устанавливать связи. Инновационная биовдохновленная тактильная система, разработанная итальянскими и швейцарскими учеными, стремится воспроизвести эти ощущения, используя интеллектуальный и энергоэффективный подход. Эта система способна имитировать восприятие и обработку человеческого прикосновения, значительно снижая при этом энергопотребление. Прототип описан в исследовании, опубликованном в журнале ‘Nature Communications’.
Этот проект, координируемый Высшей школой Сант-Анна в Пизе в сотрудничестве с STMicroelectronics, Цюрихским университетом и Федеральной политехнической школой Цюриха, представляет собой прорыв в исследованиях искусственного осязания. Его основная цель — создание роботов и интеллектуальных машин, способных безопасно и эффективно взаимодействовать с окружающей средой и людьми, а также разработка нейропротезов для ампутантов.
Проект возглавляет Калоджеро Оддо, профессор и руководитель Лаборатории нейро-роботического осязания Высшей школы Сант-Анна. Он является "отцом" особой искусственной кожи, разработанной в лаборатории, которая способна воспринимать прикосновение, тепло и боль, подобно бионической руке Люка Скайуокера из "Звездных войн".
Искусственная кожа, датчики и ИИ
Система включает в себя искусственную кожу с оптическими датчиками, которые имитируют поведение тактильных рецепторов человеческой кожи, а также биовдохновленную нейронную архитектуру. Отклики, генерируемые датчиками, обрабатываются нейронной сетью, которая воспроизводит работу человеческой нервной системы благодаря специальному процессору.
Такой подход делает обработку тактильных сигналов более точной по сравнению с традиционными методами искусственного интеллекта, а также значительно повышает энергоэффективность. По словам авторов, это исследование "открывает путь для нового поколения эффективных и энергоэкономичных сенсорных систем в робототехнике будущего".
"Осязание — это особенно сложный процесс, поскольку оно является результатом физического, распределенного и меняющегося во времени взаимодействия между человеческим телом и окружающей средой, — комментирует Оддо, — и многие фундаментальные научные вопросы до сих пор остаются без ответа. Это исследование демонстрирует прикладной потенциал нейробиологических исследований осязания, в том числе в сотрудничестве между университетами и такой инновационной компанией, как STMicroelectronics, оказывая влияние на развитие нейротехнологий для бионики, медицинской, сервисной и промышленной робототехники".
По словам Джакомо Индивери из Института нейроинформатики (UZH и ETHZ) и соавтора исследования, "ключевой аспект заключается в биофизически реалистичном подходе 'Нейро-ИИ', который был использован для разработки биологически правдоподобной (то есть 'биомиметической') модели нейронной сети, изначально смоделированной на компьютере".
Перспективы для сверхчувствительных протезов и гуманоидных роботов
Если в будущем роботы будут все чаще взаимодействовать с людьми, эта технология может быть использована для разработки бионических нейропротезов, коллаборативных и гуманоидных роботов. Распространение тактильных датчиков на больших поверхностях при сохранении крайне низкого энергопотребления является решающим шагом к созданию по-настоящему эффективных и устойчивых роботов, в том числе для имплантируемых, носимых и мобильных применений.
В то время как современные системы ИИ требуют все больше энергии, принципы, продемонстрированные в этом исследовании, указывают на возможное изменение парадигмы, вдохновленное не только возможностями человеческого мозга, но, прежде всего, его исключительной эффективностью.
Как объясняет Андреа Ортоне, первый автор исследования и докторант Высшей школы Сант-Анна, "главной задачей было преобразование распределенной и динамической природы тактильного восприятия в эффективную искусственную систему: этот результат был достигнут благодаря тесной интеграции датчиков, нейронного моделирования и нейроморфного оборудования в рамках унифицированной спайковой архитектуры". Кроме того: "Искусственная тактильная чувствительность точна и эффективна, основана на аналоговых цепях, имитирующих биологические нейроны для декодирования внешних стимулов с резко сниженным энергопотреблением по сравнению с обычным искусственным интеллектом".
"Нейроинспирированные архитектуры искусственного интеллекта, разработанные в ходе этого исследования, — предсказывает Оддо, — в будущем будут интегрированы в роботов и интеллектуальные машины, способные эффективно, безопасно и устойчиво взаимодействовать и сотрудничать с другими машинами, с окружающей средой и с людьми".
Джузеппе Дезоли, соавтор исследования, научный сотрудник компании и директор по исследованиям и разработкам архитектур ИИ в STMicroelectronics, не сомневается в значимости этой работы: "Она описывает революционную технологию, призванную сыграть ключевую роль в будущей интеграции сверхнизкопотребляющих датчиков со встроенным интеллектом, позволяя датчикам предоставлять семантически значимую информацию, а не необработанные данные, благодаря алгоритмам и архитектурам, вдохновленным биологией".
Чрезвычайно низкое энергопотребление, длительный срок службы батареи и уменьшенный объем передаваемых данных являются сильными сторонами этого исследования, которое обещает изменить ситуацию.
Свежие материалы — Бокс

Де Рон: "Я отдаю всего себя за эмблему и теперь должен оправдать доверие. Тем постом я перешел черту"
Мартен Де Рон, новый полузащитник «Ромы», дал свое первое официальное интервью клубным каналам. Вот его слова: Добро пожаловать в «Рому», Мартен Де Рон. Вы очень улыбаетесь в свой первый день в клубе. Какие у вас ощущения? «Я очень рад. Это просто фантастика — совершить такой трансфер

Ювентус U23: Брамабилла о ничьей с Карпи – «Заслужили победу, но не смогли довести матч до конца»
Туринцы, уступая в два мяча, сумели отыграться и выйти вперед, но упустили победу в компенсированное время. «Отличная игра, но горькое разочарование от результата», — резюмировал тренер. «Ювентус Next Gen» возвращается из Карпи с ничьей, которая оставила больше сожалений, чем радости. Матч

Энцо Буккьони: Хатчинсон - классический плеймейкер, игрок с ударом и фантазией
В своем очередном редакционном материале для TMW Энцо Буккьони, помимо критики судейства с использованием VAR в первых двух турах чемпионата, высказался и о "Милане", который одержал две победы подряд. "VAR отключен, судьи больше его не ис

Италия - Сербия: квалификация на Чемпионат мира по баскетболу - время и где смотреть
Сегодня вечером состоится одно из знаковых событий европейского баскетбола. Сборные Италии и Сербии вновь встретятся в рамках отборочного турнира на Чемпионат мира 2027. Этот матч имеет большое значение для команд в их стремлении попасть на мировое первенство. Итальянская сборная, известная

Сабатини: "Интер – итальянский аналог ПСЖ и Баварии. Кажется, он заметно сильнее"
«Впечатление от нынешнего «Интера» такое, будто он является итальянским эквивалентом ПСЖ во Франции и «Баварии» в Германии, честно говоря», – заявил Сандро Сабатини. Журналист прокомментировал победу команды из Милана над «Кальяри» в эфире программы Pressing, бросив вызов относительно

Аталанта – Болонья: где смотреть матч, время начала, каналы трансляции
Ситуация вокруг игрока Роува, который не был включен в заявку из-за "неспокойного состояния", связывает в последние часы трансферного окна «Аталанту» и «Болонью». Команды встретятся в матче, который завершит второй тур Серии А. «Аталанта» в последние часы простилась со св