Простая искусственная нервная система способна подражать тому, как человек реагирует на свет, и на основе этого учится выполнять задачи. Этот принцип можно использовать для создания более сложных роботов и протезов.
Человек, столкнувшись с внешними раздражителями, такими как тепло или свет, может реагировать быстро и автоматически: подумайте о том, как вы отдёргиваете руку от горячей поверхности или как ваша нога подрагивает при постукивании по колену. Это бессознательная реакция. Но сознательные реакции, такие как ловля мяча рукой, должны быть отточены путём повторяющейся стимуляции.
Учёные трёх университетов Южной Кореи разработали систему, способную имитировать сознательный ответ на внешние раздражители. Она состоит из фотодиода, который преобразует свет в электрический сигнал, транзистора, действующего как механический синапс, искусственной нейронной цепи, действующей как мозг системы, и роборуки.
Когда фотодиод обнаруживает свет, он посылает через транзистор электрический сигнал о том, что свет включен. Этот сигнал передаётся в искусственную нейронную цепь. Там сообщение принимается, и эта цепь затем учится реагировать на сигнал, посылая команду роборуке, которой управляет. Одновременно с включением света, сверху на руку сбрасывается шарик. Идея состоит в том, чтобы научить руку схватывать мяч.
Процесс похож на то, как наш глаз передаёт электрические сигналы через синапсы в мозг, который принимает эти сигналы, определяет курс действий и посылает команду мышцам двигаться — и всё это в течение доли секунды.
На ранних стадиях эксперимента мозг системы медленно переводил световой сигнал в решение о сжатии руки. Перед тем как «научиться» реагировать, системе требовалось 2,56 секунды. После того, как она многократно подвергалась воздействию светового сигнала и получала время на его обработку, это время уменьшилось до 0,23 секунды. Исследователи говорят, что искусственная нейронная система имитирует нечто вроде сознательной биологической реакции.
Одним из возможных применений таких систем может быть помощь людям с неврологическими заболеваниями в восстановлении контроля над органами и конечностями. Также подобные устройства, возможно, помогут создавать роботов, чьи движения основаны на движении человека.
Источник: