Dank einer synthetischen Haut können Roboter jetzt Schmerzen spüren und vermeiden
Können Roboter Schmerzen empfinden? Jetzt ja, und sie können dank eines Teams von Wissenschaftlern und deren innovativem Projekt, auch auf gefährliche Reize reagieren. Sehen wir uns an, was es damit auf sich hat.
Eine innovative synthetische Haut ermöglicht es Robotern, Schmerzen zu empfinden
Pexels
Humanoide Roboter werden mehr und mehr... 'vermenschlicht'. Bisher wurden die Maschinen so konstruiert, dass sie wie wir aussehen und menschliche Verhaltensweisen nachahmen können. So zum Beispiel der Tesla-Roboter, der mit Eiern hantieren kann, ohne sie zu zerbrechen, und der Bewegungen wie Tanzen zur Musik ausführen kann. Dank der Synergie zwischen dem Einfallsreichtum von Forschern und künstlicher Intelligenz wurde nun eine neue Grenze überschritten. Wissenschaftler der Universität Hunan (China) haben es geschafft, dass Roboter nun schmerzempfindlich sind und auf schmerzhafte Reize mit Ausweichen reagieren können.
Und wie? Durch die Schaffung einer innovativen synthetischen Haut, in die ein Algorithmus der künstlichen Intelligenz integriert ist. Ein echter Durchbruch im Bereich der Robotik, der den Weg für noch nie dagewesene Szenarien in diesem Entwicklungsbereich ebnet. Um all dies möglich zu machen, müssen wir von der Art und Weise ausgehen, wie der Mensch Schmerz empfindet: Erst wenn wir diesen Mechanismus verstehen, können wir ihn auf die Welt der Robotik übertragen und Ergebnisse erzielen, die ebenso futuristisch wie unglaublich sind.
Synthetische Haut simuliert den Mechanismus, durch den Menschen Schmerz empfinden
Freepik
Wenn wir Schmerz empfinden, ist dies auf eine komplizierte Interaktion zwischen den Signalen, die von unseren peripheren Nerven gesendet werden, und der Interpretation dieser Signale durch das Gehirn zurückzuführen. In der menschlichen Haut befinden sich Sensoren, die den Schmerzreiz wahrnehmen und die als Nozizeptoren bezeichnet werden: Sie sind es, die elektrische Impulse über die Nerven an bestimmte Bereiche des Gehirns weiterleiten, welches daraufhin sofort entsprechende Reaktionen auslöst und uns veranlasst, uns von der Gefahr zu entfernen. Wenn wir zum Beispiel mit den Fingern zu nahe ans Feuer kommen, etwas berühren, das uns einen kleinen Schock versetzt oder uns in irgendeiner Weise weh tut, übernehmen die Reflexe die Kontrolle und bewirken, dass wir unsere Hand sofort von der Quelle des Schmerzes entfernen.
Genau auf der Grundlage dieses menschlichen Mechanismus wurde das neuartige System der Schmerzwahrnehmung entwickelt, das sich auf Roboter übertragen lässt: Die von chinesischen Wissenschaftlern entwickelte synthetische Haut beruht auf einer ähnlichen Wechselwirkung, allerdings liegt die zwischen Zinkkristallen und einem Heliumgel. Die Kristalle nehmen übermäßigen Druck wahr und aktivieren und emittieren Elektronen, die wiederum ein elektrisches Signal zusammen mit einem Lichtsignal erzeugen. Auf diese Weise ist es möglich, den genauen Punkt zu identifizieren, an dem der Roboter das schmerzhafte Gefühl empfindet. Jie Tan, eine der Schlüsselfiguren in diesem Projekt, erklärte, dass dieses System den Robotern die Fähigkeit zur Selbsterhaltung in gefährlichen Situationen gibt.
Aber wie können humanoide Maschinen die Reize erkennen, die sie eigentlich vermeiden müssen, und sie von anderen unterscheiden?
In die synthetische Roboterhaut integriert einen Algorithmus künstlicher Intelligenz
Freepik
Hier kommt der Algorithmus der künstlichen Intelligenz ins Spiel, der den Robotern hilft, gefährliche Situationen zu erkennen. Mit Hilfe von elektrischen und optischen Signalen können die Roboter gleichzeitig sowohl die Stärke als auch den genauen Punkt des Schmerzempfindens wahrnehmen. Auf diese Weise ist die künstliche Haut mit einem Mechanismus ausgestattet, der dem der menschlichen Nozizeptoren sehr ähnlich ist. Um ihre Schöpfung auf die Probe zu stellen und ihre Funktionsweise zu trainieren, setzten die Forscher sie hundert elektrischen und optischen Signalen aus, wobei sie verschiedene Werkzeuge wie Messer, scharfe Gegenstände und Wattebällchen verwendeten. Bei diesen Tests lernte der Algorithmus, gefährliche von harmlosen Reizen zu unterscheiden. Dies führte dazu, dass die mit einer synthetischen Haut ausgestattete Roboterhand in 97,5 % der Fälle Objekte korrekt identifizieren und unterscheiden konnte. So erkannte sie beispielsweise, dass ein hart gekochtes Ei keine Gefahr darstellte, und wich einem mit Stacheln übersäten Ball sofort aus.
Das sind unglaubliche Ergebnisse, die Roboter nicht nur immer näher an die "menschliche Sensibilität" heranführen, sondern ihnen auch neue Möglichkeiten eröffnen: Einem chirurgischen Roboter gelang es, fehlerfrei Biopsien an einer Ratte durchzuführen, nachdem Pflaster auf Herz, Lunge und Leber des Tieres geklebt worden waren. Die künstliche Haut sandte die richtigen Impulse an den Roboter, leitete ihn durch den Eingriff und ermöglichte es ihm, Proben für die mikroskopische Analyse zu entnehmen, ohne die Organe zu beschädigen. Die außergewöhnlichen Signale der künstlichen Haut könnten also auch in der Medizin eingesetzt werden, um den Tastsinn zu schärfen, die Möglichkeiten der Mikrochirurgie zu erweitern und Operationen sicherer zu machen. Die Einsatzmöglichkeiten sind wirklich riesig, und diese Innovation verspricht viele bisher unvorstellbare Vorteile zu bringen. Hervorragend, finden Sie nicht auch?
