İnsan benzeri beyin, robotun bir labirentten çıkmasına yardımcı olur

Lego Mindstorms EV3 robotu, organik bir nöromorfik beyinle donatılmıştır. Kredi: TU/e

Psikologlar, farelerin veya sıçanların öğrenme kapasitesini değerlendirmek için labirentleri kullanır. Peki ya robotlar? Bir labirentin virajlarında gezinmeyi öğrenebilirler mi? Şimdi, Hollanda’daki Eindhoven Teknoloji Üniversitesi’ndeki (TU/e) ve Almanya, Mainz’deki Max Planck Polimer Araştırma Enstitüsü’ndeki araştırmacılar yapabileceklerini kanıtladılar. Robotları, kararlarını insanların düşünmek ve hareket etmek için kullandığı sisteme, yani beyine dayandırıyor. Dergide yayınlanan çalışma, Bilim Gelişmeleri, nöromorfik cihazların sağlıkta ve ötesinde heyecan verici yeni uygulamalarının yolunu açıyor.

Makine öğrenimi ve sinir ağları görüntü tanıma, tıbbi teşhis, e-ticaret ve diğer birçok alanda uygulanmaktadır. Yine de, makine zekasına yönelik bu yazılım tabanlı yaklaşımın dezavantajları vardır, özellikle de çok fazla enerji tükettiği için.

Bu güç sorunu, araştırmacıların çok daha enerji verimli bilgisayarlar geliştirmeye çalışmasının nedenlerinden biridir. Ve bir çözüm bulmak için çoğu kişi, hafıza ve işlemeyi birleştirme şekli nedeniyle düşük güç tüketiminde rakipsiz bir düşünce makinesi olan insan beyninde ilham buluyor.

Nöronlar, içlerinden her bilgi aktığında güçlenen sinapslar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurarlar. İnsanların hatırlamasını ve öğrenmesini sağlayan bu plastisitedir.

Ph.D. Imke Krauhausen, “Araştırmamızda, bir labirentte hareket etmeyi öğrenebilen bir robot geliştirmek için bu modeli aldık,” diye açıklıyor. TU/e’de Makine Mühendisliği bölümünde öğrenci ve makalenin baş yazarı.

“Nasıl ki bir psikoloğun labirentinde her doğru dönüşü yaptığında fare beynindeki bir sinaps güçleniyorsa, bizim cihazımız da belirli bir miktar elektrik uygulanarak ‘ayarlanır’.

İnsan benzeri beyin, robotun bir labirentten çıkmasına yardımcı olur

Organik nöromorfik elektroniklerle donatılmış robot, 16 adımda labirentin çıkışını bulmayı öğreniyor. Kredi: TU/e

Peki nasıl çalışır?

Krauhausen ve meslektaşlarının araştırmaları için kullandıkları robot, bir Mindstorms EV’dir.3, Lego tarafından yapılmış bir robotik kiti. İki tekerlek, bir çizgiyi takip edebildiğinden emin olmak için geleneksel yönlendirme yazılımı ve bir dizi yansıma ve dokunma sensörü ile donatılmış 2 m’lik bir alana gönderildi.2 bal peteği benzeri bir desende siyah çizgili altıgenlerden oluşan labirent.

Robot varsayılan olarak sağa dönecek şekilde programlanmıştır. Çıkmaza her ulaştığında veya belirlenen yoldan çıkışa (görsel işaretlerle belirtilir) saptığında, ona geri dönmesi veya sola dönmesi söylenir. Bu düzeltici uyaran daha sonra bir sonraki çaba için nöromorfik cihazda saklanır.

Krauhausen, “Sonunda, çıkışı başarılı bir şekilde bulmak için robotumuz 16 tur attı” diyor (resme bakın). “Ayrıca, bu belirli rotada (hedef yol 1) gezinmeyi öğrendiğinde, kendisine verilen diğer herhangi bir yolda (hedef yol 2) tek seferde gezinebilir. Dolayısıyla edindiği bilgi genelleştirilebilir.”

Bu araştırma için Mainz’deki Max Planck Polimer Araştırma Enstitüsü ile yakın işbirliği içinde olan Krauhausen’e göre, robotun labirenti öğrenme ve labirentten çıkma becerisinin başarısının bir kısmı, sensörlerin ve motorların benzersiz entegrasyonunda yatmaktadır. “Duyu ve hareketin birbirini güçlendirdiği bu sensorimotor entegrasyon, aynı zamanda doğanın işleyiş şeklidir, bu yüzden robotumuzda taklit etmeye çalıştık.”

Akıllı polimerler

Araştırmayla ilgili bir başka zekice şey de, nöromorfik robot için kullanılan organik malzeme. Bu polimer (p(g2T-TT) olarak bilinir) yalnızca kararlı olmakla kalmaz, aynı zamanda labirentten geçerken ayarlandığı belirli durumların büyük bir bölümünü muhafaza edebilir. Bu, tıpkı insan beynindeki nöronların ve sinapsların olayları veya eylemleri hatırlaması gibi öğrenilen davranışın yapışmasını sağlar.






Kredi: Eindhoven Teknoloji Üniversitesi

Nöromorfik hesaplama alanında silikon yerine polimer kullanımı, makalenin ortak yazarları Mainz’deki Max Planck Polimer Araştırma Enstitüsü’nden Paschalis Gkoupidenis ve TU/e’den Yoeri van de Burgt tarafından öncülük edildi.

Araştırmalarında (2015 ve 2017’den kalma), malzemenin inorganik malzemelerden çok daha geniş bir iletim aralığında ayarlanabileceğini ve öğrenilen durumları uzun süre ‘hatırlayabildiğini’ veya saklayabildiğini kanıtladılar. O zamandan beri, organik cihazlar, donanım tabanlı yapay sinir ağları alanında sıcak bir konu haline geldi.

biyonik eller

Polimerik malzemeler ayrıca sayısız biyomedikal uygulamada kullanılabilecekleri gibi ek bir avantaja da sahiptir. Krauhausen, “Organik yapıları nedeniyle, bu akıllı cihazlar prensipte gerçek sinir hücreleriyle entegre edilebilir. Diyelim ki bir yaralanma sırasında kolunuzu kaybettiniz. O zaman bu cihazları potansiyel olarak vücudunuzu biyonik bir ele bağlamak için kullanabilirsiniz” diyor.

Organik nöromorfik hesaplamanın bir başka umut verici uygulaması, sensörlerden gelen verilerin bulut dışında yerel olarak işlendiği, küçük sözde uç bilgi işlem cihazlarında yatmaktadır. Van de Burgt: “Gelecekte cihazlarımızın ilerlediğini görüyorum. Malzemelerimiz çok faydalı olacak çünkü ayarlanması kolay, çok daha az güç tüketiyor ve yapımı ucuz.”

Peki nöromorfik robotlar bir gün TU/e’nin başarılı futbol robotları gibi bir futbol oyunu oynayabilecekler mi? Krauhausen, “Prensipte, bu kesinlikle mümkün. Ancak gidilecek çok yol var. Robotlarımız hareket etmek için hala kısmen geleneksel yazılımlara güveniyor. Ve nöromorfik robotların gerçekten karmaşık görevleri yerine getirmesi için nöromorfik ağlar oluşturmamız gerekiyor. hangi birçok cihaz bir ızgarada birlikte çalışır. Bu, doktora araştırmamın bir sonraki aşamasında üzerinde çalışacağım bir şey.”


Robotlara bizim gibi düşünmeyi öğretmek: Beyin hücreleri, elektriksel dürtüler robotu labirentte yönlendiriyor


Daha fazla bilgi:
Imke Krauhausen ve diğerleri, Robotikte sensorimotor entegrasyon ve öğrenme için organik nöromorfik elektronikler, Bilim Gelişmeleri (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abl5068

Eindhoven Teknoloji Üniversitesi tarafından sağlanmıştır

Alıntı: İnsan benzeri beyin, robotun labirentten çıkmasına yardımcı olur (2021, 13 Aralık) 13 Aralık 2021’de https://techxplore.com/news/2021-12-human-like-brain-robot-maze.html adresinden alındı.

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.





#İnsan #benzeri #beyin #robotun #bir #labirentten #çıkmasına #yardımcı #olur