Ученые создали искусственную кожу, как у киборга из фильма “Терминатор 2”

Электронная ткань, которая реагирует на внешние воздействия, создана по принципу действия периферической нервной системы человека

В культовом фильме “Терминатор 2” есть завораживающая сцена, когда Сара Коннор выковыривает из спины Арнольда Шварценеггера (модель Т-800) сплющенные кусочки свинца, а ее сын Джон, рассматривая простреленную куртку киборга, спрашивает: “Неужели тебе не больно, когда в тебя стреляют?”

  • Я чувствую ущерб, это можно назвать болью, — отвечает Арнольд.

Долгое время ученым не удавалось создать искусственную кожу, которая бы наделили роботов человеческой чувствительностью. Тактильные ощущения очень важны, ведь в противном случае робот не сможет реагировать на внешние раздражители и будет наносить вред себе и окружающим. Если брать сюжет “Терминатора 2”, то робот бы не заметил, что в него стреляют. А в обычной жизни киборг не обратит внимание, что близко подошел к огню, поджаривая колбаски-гриль, и не сможет контролировать силу рукопожатия, ломая людям ладони. Отсутствие тактильных ощущений резко ограничивает сферу применения машин: такому парню я бы не доверил вкручивать в люстру хрупкую лампочку, не говоря уже о проведении сложной хирургической операции.

Поэтому специалисты потратили десятки лет, чтобы научить искусственную кожу определять, с каким объектом она вступила в контакт. Наконец, специалисты в области сенсорной робототехники Университета Глазго сделали важный шаг к созданию человекоподобных киборгов. Основная проблема разработчиков состояла в том, что датчики электронной кожи производят слишком большой объем данных, который компьютер обрабатывает с задержкой. А отсутствие моментальной реакции на раздражитель делает робота немного “тормознутым”. Кому, спрашивается, такой нужен? Ученые справились с этой задачей подсмотрев решение у природы или Господа Бога — кому как больше нравится. Разработчики использовали принцип работы периферической нервной системы человека.

Нервная система интерпретирует сигналы от кожи в точке контакта, сводя все данные только к жизненно важной информации: опасно или нет? Минимум данных, который отправляется в мозг, позволяет телу мгновенно реагировать: мы отдергиваем руку если из крана пошел кипяток или подскакиваем, если на даче наступили босой ногой на репей.

В качестве действующей модели ученые создали кибернетическую руку по образу и подобию человеческой. Ладонь обтянули искусственной кожей, на которую нанесли сетку из 168 синаптических транзисторов (синапс у живых существ это место контакта двух нейронов). В более ранних моделях информация от транзисторов напрямую шла в компьютер, который часто зависал пока “обмозговывал” эти данные. В этот раз транзисторы соединили с датчиком кожи, который регистрировал изменение электрического сопротивления: легкое прикосновение соответствовало небольшому изменению потенциала, а значительное изменение сопротивления интерпретировалось, как сильный болезненный удар. Такая схема на порядок ускорила время реакции компьютера и киборг научился быстро убирать руку после резкого удара по центру ладони.

  • Мы научили компьютер чувствовать дискомфорт, используя процесс обработки информации, имитирующий работу нервной системы человека, — объясняет ведущий автор исследования профессор Равиндер Дахия. — Это делается вовсе не для того, чтобы заставить роботов страдать, электронная кожа существенно сократить процесс обучения машин на внешнем стимуле.

Кроме того, исследователи считают, что эта технология приведет не только к появлению нового поколения умных роботов, но и к созданию протезов рук и ног, которые вернут инвалидам-ампутантам полноценную чувствительность.

Ярослав Коробатов

Источник