Μια επαναστατική έρευνα από το Πανεπιστήμιο της Οκλαχόμα επιδιώκει να επαναστατήσει τον τρόπο που τα ρομπότ αντιλαμβάνονται και διορθώνουν λάθη. Αν και αυτά τα μηχανήματα είναι ικανά να εκτελούν εντολές, συχνά αποτυγχάνουν να αναγνωρίσουν ένα σφάλμα πριν προκαλέσουν ζημιά. Η νέα αυτή μελέτη εστιάζει στη δυνατότητα των ρομπότ να ανταποκρίνονται σε ανθρώπινες ενδείξεις σε πραγματικό χρόνο.
Νευροπροσαρμοστικό σύστημα ελέγχου
Η ερευνητική ομάδα έχει αναπτύξει ένα καινοτόμο νευροπροσαρμοστικό σύστημα ελέγχου που επιτρέπει στα ρομπότ να ανιχνεύουν σήματα από τον ανθρώπινο εγκέφαλο και να προσαρμόζουν άμεσα τις ενέργειές τους. Με άλλα λόγια, όταν ένας χειριστής αντιλαμβάνεται ότι κάτι δεν πάει καλά, το ρομπότ θα πρέπει να αντιδράσει πριν το λάθος κλιμακωθεί.
Αυτό το σύστημα βασίζεται σε διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή, οι οποίες ανιχνεύουν τα δυναμικά που σχετίζονται με σφάλματα (Error-related potentials – ErrPs). Αυτά τα σήματα ενεργοποιούνται σχεδόν ακαριαία όταν ο άνθρωπος αντιληφθεί ένα λάθος, ακόμα και πριν προβεί σε σωματική αντίδραση. Χρησιμοποιώντας μια φορητή κάσκα ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος, το σύστημα καταγράφει αυτά τα σήματα και τα ενσωματώνει σε ένα κοινό σύστημα ελέγχου με το ρομπότ. Όταν εντοπιστούν, το ρομπότ μπορεί σε κλάσματα δευτερολέπτου να επιβραδύνει, να σταματήσει ή να επιστρέψει τον έλεγχο στον άνθρωπο.
Άμεσος εντοπισμός λαθών σε επικίνδυνες καταστάσεις
«Σε περιβάλλοντα υψηλού κινδύνου, όπως η αποξήλωση πυρηνικών εγκαταστάσεων ή οι επιθεωρήσεις σε μεγάλα βάθη, δεν μπορούμε ακόμη να παραδώσουμε πλήρως τον έλεγχο σε ένα ρομπότ», δηλώνει ο Χεμάνθ Μαντζουνάθα. «Ο κόσμος είναι υπερβολικά απρόβλεπτος». Αυτή η προσέγγιση στοχεύει να διορθώσει ένα σημαντικό μειονέκτημα των υφιστάμενων συστημάτων τηλεχειρισμού. Αν και οι άνθρωποι μπορούν να καθοδηγούν ρομπότ εξ αποστάσεως, αυτή η διαδικασία είναι απαιτητική και συχνά πολύ αργή για να αποτρέψει αιφνίδιες αποτυχίες.
«Συνήθως, ένα ρομπότ αντιλαμβάνεται ότι έχει αποτύχει μόνο όταν συγκρουστεί με κάτι», προσθέτει ο Μαντζουνάθα. «Μέχρι να το διορθώσει ο άνθρωπος, μπορεί να είναι ήδη αργά. Με τα εγκεφαλικά σήματα, το ρομπότ λαμβάνει έγκαιρη προειδοποίηση».
Η επιστήμη πίσω από τα ErrPs
Το κλειδί του συστήματος είναι η ικανότητά του να αναγνώσει τα ErrPs που παράγονται στον πρόσθιο φλοιό του εγκεφάλου. Αυτά τα σήματα λειτουργούν ως ένα εσωτερικό «καμπανάκι» συναγερμού. «Τα ErrPs είναι συγκεκριμένα ηλεκτρικά μοτίβα που δημιουργούνται από τον εγκέφαλο τη στιγμή που αναγνωρίζεται ένα λάθος», εξηγεί ο Μαντζουνάθα. «Αυτό που είναι εντυπωσιακό είναι ότι ο εγκέφαλος αντιδρά σε ένα σφάλμα πιο γρήγορα από ότι μπορεί να κινηθεί το χέρι για να το διορθώσει».
Προσαρμοστικότητα και ασφάλεια
Για να γίνει το σύστημα πρακτικό, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει ένα προσαρμοστικό μοντέλο αποκωδικοποίησης που μαθαίνει γενικά μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας και προσαρμόζεται σε κάθε χρήστη ξεχωριστά. «Τα εγκεφαλικά σήματα κάθε ανθρώπου είναι μοναδικά, όπως τα δακτυλικά αποτυπώματα», σημειώνει ο Μαντζουνάθα. «Αν ένα σύστημα απαιτεί πολλές ώρες ρύθμισης για να λειτουργήσει, τότε δεν είναι πρακτικό».
Η ασφάλεια διασφαλίζεται μέσω της Λογικής Χρονικών Σημάτων (Signal Temporal Logic), η οποία καθορίζει αυστηρά όρια συμπεριφοράς για το ρομπότ. Έτσι, ακόμα και όταν ανταποκρίνεται σε εγκεφαλικά σήματα, το σύστημα λειτουργεί εντός ελεγχόμενων πλαισίων. «Η ασφάλεια είναι ο ακρογωνιαίος λίθος αυτού του έργου», τονίζει ο Μαντζουνάθα. «Τα εγκεφαλικά σήματα μας δείχνουν πότε κάτι δεν πάει καλά, αλλά η Λογική Χρονικών Σημάτων παρέχει τους κανόνες».
Δοκιμές και εφαρμογές
Το σύστημα δοκιμάζεται με τη χρήση των NVIDIA Isaac Lab και Isaac ROS, με την υποστήριξη καρτών γραφικών RTX PRO 6000 για την επεξεργασία σημάτων και την προσομοίωση σε πραγματικό χρόνο.
Πέρα από τη βιομηχανική χρήση, αυτή η τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να επεκταθεί και στον τομέα της υγείας. Μελλοντικές εφαρμογές περιλαμβάνουν προσθετικά μέλη και εξωσκελετούς που προσαρμόζονται βάσει της πρόθεσης του χρήστη. «Φανταστείτε ένα προσθετικό άκρο που αντιλαμβάνεται πότε ο χρήστης νιώθει ότι κινείται λανθασμένα και προσαρμόζεται μόνο του», καταλήγει ο Μαντζουνάθα.
Η έρευνα αυτή ανοίγει νέους δρόμους στην ρομποτική τεχνολογία, ενσωματώνοντας την ανθρώπινη αντίληψη στην λειτουργία των μηχανών. Η ικανότητα των ρομπότ να αντιδρούν σε ανθρώπινες ενδείξεις σε πραγματικό χρόνο θα μπορούσε να έχει σοβαρές εφαρμογές σε επικίνδυνες καταστάσεις, μειώνοντας τον κίνδυνο και βελτιώνοντας την ασφάλεια. Ωστόσο, είναι απαραίτητο να διασφαλιστούν οι κανόνες και οι προϋποθέσεις που θα καθοδηγούν τη συμπεριφορά των ρομπότ για να διαφυλαχθεί η ασφάλεια των ανθρώπων.
Διαβάστε ακόμα: Νέα δυνατότητα του ChatGPT: Σας μαθαίνει μαθηματικά και φυσική μέσα από διαδραστικά οπτικά
