Da nhân tạo làm robot cũng biết đau

Nghiên cứu về da nhân tạo mới này được Nhóm Công nghệ cảm biến và điện tử có thể uốn cong của Đại học Glasgow (BEST), do Giáo sư Ravinder Dahiya đứng đầu, công bố trên tạp chí Science Robotics.

Các nhà khoa học đứng sau phát minh trên cho biết một bàn tay cơ học được trang bị làn da thông minh đã cho thấy khả năng học cách phản ứng với các kích thích bên ngoài, chẳng hạn như một cú đâm vào lòng bàn tay.

Trong nhiều thập kỷ qua, các chuyên gia đã làm việc để nỗ lực tạo ra làn da nhân tạo có độ nhạy cảm. Tuy nhiên, những phương pháp được áp dụng đều phải qua quá trình xử lý bằng máy tính rất mất thời gian, gây ra sự chậm trễ, làm giảm hiệu quả phản ứng của da trong các tác vụ ở thế giới thực.

Tuy nhiên, nhóm kỹ sư đến từ Đại học Glasgow đã đưa ra một nguyên mẫu da điện tử mới mà họ tin rằng đây là một bước tiến lớn trong lĩnh vực robot cảm ứng.

Lấy cảm hứng từ cách hệ thống thần kinh ngoại vi của con người trong việc giải thích các tín hiệu từ da, họ đã lọai bỏ được những yếu tố gây chậm chễ trước đây.

Ngay sau khi da nhân tạo nhận được thông tin đầu vào, hệ thống thần kinh ngoại vi bắt đầu xử lý thông tin tại điểm tiếp xúc, giảm xuống chỉ còn thông tin quan trọng và gửi đến não. Việc giảm dữ liệu này cho phép việc sử dụng các kênh liên lạc cần thiết để gửi dữ liệu đến não hiệu quả hơn, từ đó đưa ra phản ứng thích hợp gần như ngay lập tức.

Để chế tạo một lớp da điện tử có khả năng phản ứng giống như khớp thần kinh này, các nhà nghiên cứu đã in một mạng lưới gồm 168 bóng bán dẫn tiếp hợp được làm từ dây hạt nano oxide kẽm trực tiếp lên bề mặt của một tấm nhựa dẻo. Sau đó, họ kết nối bóng bán dẫn tiếp hợp với cảm biến da trên lòng bàn tay robot.

Cảm biến này ghi lại sự thay đổi trong điện trở của nó khi nó được chạm vào, với một lần chạm nhẹ tương ứng với một sự thay đổi nhỏ và một lần chạm mạnh hơn sẽ tạo ra một sự thay đổi lớn hơn.

Các nhà khoa học cho biết đầu vào này được thiết kế để bắt chước cách thức hoạt động của các tế bào thần kinh cảm giác trong cơ thể con người.

Bằng cách đặt một ngưỡng điện áp đầu vào để gây ra phản ứng, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng họ có thể làm cho bàn tay robot giật lùi khỏi một cú đâm sắc nhọn ở giữa lòng bàn tay của nó.

Nói cách khác, nó đã học cách tránh xa nguồn cảm giác khó chịu mô phỏng này thông qua một quá trình xử lý thông tin trên tàu mô phỏng cách hệ thống thần kinh của con người.

Giáo sư Ravinder Dahiya nói: "Tất cả chúng ta đều học cách phản ứng thích hợp với những kích thích bất ngờ như cơn đau để ngăn chúng ta tự làm tổn thương mình một lần nữa. Tất nhiên, sự phát triển của dạng da điện tử mới này không thực sự liên quan đến việc gây ra đau đớn như chúng ta vẫn biết. Nó chỉ đơn giản là một cách viết tắt để giải thích quá trình học hỏi từ các kích thích bên ngoài.

Những gì chúng tôi có thể tạo ra thông qua quá trình này là một giao diện điện tử có khả năng học tập phân tán ở cấp độ phần cứng, không cần gửi tin nhắn qua lại tới bộ xử lý trung tâm trước khi thực hiện. Thay vào đó, nó tăng tốc đáng kể quá trình phản hồi với cảm ứng bằng cách cắt giảm số lượng tính toán cần thiết.

Chúng tôi tin rằng đây là một bước tiến thực sự trong công việc của chúng tôi hướng tới việc tạo ra da điện tử quy mô lớn có khả năng phản ứng thích hợp với các kích thích".