Ρομπότ που «διαβάζουν» τον εγκέφαλο: Νέα τεχνολογία επιτρέπει άμεση αντίδραση σε ανθρώπινα λάθη
Μια καινοτόμος προσέγγιση που αναπτύσσεται από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Οκλαχόμα επιχειρεί να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο τα ρομπότ αντιλαμβάνονται και διορθώνουν τα λάθη. Αν και τα ρομπότ μπορούν να ακολουθούν εντολές, εξακολουθούν να αποτυγχάνουν στο να αναγνωρίσουν ένα σφάλμα πριν αυτό προκαλέσει ζημιά. Η νέα έρευνα εστιάζει στο να διδάξει τις μηχανές να ανταποκρίνονται στο ανθρώπινο ένστικτο σε πραγματικό χρόνο.
Η ερευνητική ομάδα αναπτύσσει ένα νευροπροσαρμοστικό σύστημα ελέγχου που επιτρέπει στα ρομπότ να ανιχνεύουν σήματα από τον ανθρώπινο εγκέφαλο και να προσαρμόζουν άμεσα τις ενέργειές τους. Με απλά λόγια, όταν ένας ανθρώπινος χειριστής αντιλαμβάνεται ότι κάτι δεν πάει καλά, το ρομπότ θα πρέπει να αντιδρά πριν το σφάλμα κλιμακωθεί.
Το σύστημα βασίζεται σε διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή, οι οποίες ανιχνεύουν τα λεγόμενα δυναμικά που σχετίζονται με σφάλματα (Error-related potentials – ErrPs). Τα σήματα αυτά ενεργοποιούνται σχεδόν ακαριαία όταν ένας άνθρωπος αντιληφθεί ένα λάθος, ακόμη και πριν αντιδράσει σωματικά. Μέσω μιας φορητής κάσκας ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος, το σύστημα καταγράφει αυτά τα σήματα και τα ενσωματώνει σε ένα κοινό σύστημα ελέγχου με το ρομπότ. Μόλις εντοπιστούν, το ρομπότ μπορεί μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου να επιβραδύνει, να σταματήσει ή να επιστρέψει τον έλεγχο στον άνθρωπο.
Άμεσος εντοπισμός λαθών
«Σε περιβάλλοντα υψηλού κινδύνου, όπως η αποξήλωση πυρηνικών εγκαταστάσεων ή οι επιθεωρήσεις σε μεγάλα θαλάσσια βάθη, δεν μπορούμε ακόμη να παραδώσουμε πλήρως τον έλεγχο σε ένα ρομπότ», δήλωσε ο Χεμάνθ Μαντζουνάθα. «Ο κόσμος είναι υπερβολικά απρόβλεπτος».
Η προσέγγιση αυτή στοχεύει να διορθώσει ένα βασικό μειονέκτημα των υφιστάμενων συστημάτων τηλεχειρισμού. Παρότι οι άνθρωποι μπορούν να καθοδηγούν ρομπότ εξ αποστάσεως, η διαδικασία είναι εξαντλητική και συχνά πολύ αργή για να αποτρέψει αιφνίδιες αστοχίες.
«Συνήθως, ένα ρομπότ αντιλαμβάνεται ότι έχει αποτύχει μόνο όταν συγκρουστεί με κάτι», ανέφερε ο Μαντζουνάθα. «Μέχρι να το διορθώσει ο άνθρωπος, μπορεί να είναι ήδη αργά. Με τα εγκεφαλικά σήματα, το ρομπότ λαμβάνει έγκαιρη προειδοποίηση».
Στον πυρήνα του συστήματος βρίσκεται η δυνατότητα ανάγνωσης των ErrPs που παράγονται στον πρόσθιο φλοιό του προσαγωγίου του εγκεφάλου. Τα σήματα αυτά λειτουργούν ως ένα εσωτερικό «καμπανάκι» συναγερμού.
«Τα ErrPs είναι συγκεκριμένα ηλεκτρικά μοτίβα που παράγονται από τον εγκέφαλο, και συγκεκριμένα από τον πρόσθιο φλοιό του προσαγωγίου, τη στιγμή που αναγνωρίζεται ένα λάθος», εξήγησε ο Μαντζουνάθα. «Το εντυπωσιακό είναι ότι ο εγκέφαλος αντιδρά σε ένα σφάλμα πιο γρήγορα από όσο μπορεί να κινηθεί το χέρι για να το διορθώσει».
Όταν ο εγκέφαλος καθοδηγεί τις μηχανές
Για να καταστεί το σύστημα πρακτικό, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα προσαρμοστικό μοντέλο αποκωδικοποίησης που μαθαίνει γενικά μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας και στη συνέχεια προσαρμόζεται σε κάθε χρήστη ξεχωριστά, αναφέρει το interestingengineering. Με τον τρόπο αυτό μειώνεται σημαντικά ο χρόνος προετοιμασίας που απαιτείται συνήθως για τις διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή.
«Τα εγκεφαλικά σήματα κάθε ανθρώπου είναι μοναδικά, όπως τα δακτυλικά αποτυπώματα», σημείωσε ο Μαντζουνάθα. «Αν ένα σύστημα λειτουργεί μόνο για ένα άτομο μετά από ώρες ρύθμισης, 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, ακόμη και όταν ανταποκρίνεται σε εγκεφαλικά σήματα, το σύστημα λειτουργεί εντός ελεγχόμενων πλαισίων.
«Η ασφάλεια είναι ο ακρογωνιαίος λίθος αυτού του έργου», τόνισε ο Μαντζουνάθα. «Τα εγκεφαλικά σήματα μας δείχνουν πότε κάτι δεν πάει καλά, αλλά η Λογική Χρονικών Σημάτων παρέχει τους κανόνες».
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, η τεχνολογία θα μπορούσε 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», κατέληξε ο Μαντζουνάθα.