Sztuczny układ nerwowy wykorzystuje czujniki światła do wychwytywania obiektów, tak jak robią to ludzie

Sztuczny układ nerwowy wykorzystuje czujniki światła do wychwytywania obiektów, tak jak robią to ludzie

Sistema de respuesta a estímulos artificiales. (A) Ilustración esquemática del sistema de respuesta al estímulo biológico que consta de retina, neuronas, sinapsis y músculo. (B y C) Esquema de construcción del dispositivo (B) AVR con capa InP QD y (C) AS con retención EDL. (D) Ilustración esquemática de un hombre que atrapa con éxito una pelota mientras estudia. (E) Señales neuronales antes y después del aprendizaje. Crédito: Progreso cientifico (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abe3996

Con un sistema nervioso artificial simple que ahora puede imitar las respuestas humanas a la luz, los científicos aprenden más sobre cómo programar esta tecnología para su uso en prótesis médicas robóticas.

Como cuando ojo humano respuestas luz brillanteo una mano extendida desde una superficie caliente, o una sacudida de la rodilla en respuesta a un impacto con un objeto duro, los sistemas nerviosos artificiales también pueden reaccionar a su entorno. Sin embargo, estas respuestas son automáticas. Ahora los científicos están tratando de programar neuronas artificiales reaccionar conscientemente estímulos externos.

Hasta el momento, tres universidades de Corea del Sur han logrado diseñar un sistema artificial capaz de responder conscientemente a estímulos externos. Este sistema utiliza una herramienta llamada fotodiodo para transformar la luz en señal eléctrica, un transistor que imita una sinapsis mecánica, un circuito neuronal artificial para simular el cerebro y una mano robótica. Cuando el fotodiodo detecta luz, la señal para responder pasa a través del transistor como si estuviera a lo largo de la sinapsis de la neurona, que luego viaja al circuito de la neurona artificial para decirle al robot cómo responder.

Mientras tanto, los científicos dejan caer una pelota desde arriba de este sistema para ver cómo el ser artificial usa la luz para identificar el movimiento y curva los dedos de una mano robótica para atrapar la pelota que cae. El proceso planificado modela la forma en que cerebro humano registra un estímulo, como la luz que entra en el ojo, y luego reacciona en la naturaleza con una acción como girar la cabeza. Esta acción se debe a las señales de las neuronas que dirigen los músculos en respuesta a los estímulos de luz, preferiblemente en una fracción de segundo.

Desde que comenzó este experimento en 2018, los científicos han informado que el tiempo que tarda un sistema neuronal artificial en agarrar una mano robótica ha disminuido de 2,56 segundos a 0,23 segundos. Los investigadores dicen que el objetivo principal de este proyecto es ayudar a los pacientes que sufren daños neurológicos a recuperar el control del movimiento muscular. Hasta ahora, un experimento similar ha utilizado con éxito un sistema artificial de este tipo para controlar el movimiento de las extremidades de las cucarachas. La investigación tiene como objetivo desarrollar aún más estos sistemas para aumentar el potencial de la asistencia robótica a los humanos.

Además, además de ayudar a los humanos en una capacidad secundaria, este tipo de tecnología robótica podría ser prometedora para más robots independientes contratados para hacer su propio trabajo.


La red neuronal CLIP refleja las neuronas del cerebro humano durante el reconocimiento de imágenes

Más información:
Seongchan Kim et al., Sistema de respuesta de estímulo artificial capaz de respuesta consciente, Progreso cientifico (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abe3996

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