Παράκαμψη προς το κυρίως περιεχόμενο
Τεχνητά «αυτιά» βελτιώνουν την αντίληψη των ρομπότ
AP Photo/ Francisco Seco

Τεχνητά «αυτιά» βελτιώνουν την αντίληψη των ρομπότ

  • A-
  • A+

Η ρομποτική είναι μια από τις περιοχές επιστήμης αλλά και της τεχνολογίας που εξελίσσεται με ταχύτατους ρυθμούς μέσω της συνεχούς ανάπτυξης στο τομέα της τεχνητής νοημοσύνης και των νευρωνικών δικτύων.

Στην προσπάθεια τους οι επιστήμονες να κατασκευάσουν ολοένα πιο ολοκληρωμένα και «ευφυή» ανθρωπόμορφα ρομπότ, μιμούμενοι τα βιολογικά συστήματα στα θηλαστικά, ανέπτυξαν καινούργια τεχνική ακοής που μοιάζει σε σημαντικό βαθμό με την ανθρώπινη.

Τεχνολογικά μπορεί να ενσωματωθεί σε ενιαίο σύστημα που περιλαμβάνει και την μηχανική όραση, όπως ουσιαστικώς ισχύει και για τον τρόπο αντίληψης του ανθρώπου.

Τώρα πλέον τα τελευταίας γενιάς τεχνητά «μάτια» και «αυτιά», λειτουργώντας ως ενιαίο σύστημα αισθητηριακής αντίληψης, προσφέρουν στα ρομπότ πολύ περισσότερες προϋποθέσεις «έξυπνων» αντιδράσεων που κινούνται αυτόνομα σε ένα χώρο.

Πρόσφατα ερευνητική ομάδα από το Ινστιτούτο Νευροροπληροφορικής της Ζυρίχης ανακοίνωσε μια νέα τεχνική για καλύτερη και περισσότερο αποτελεσματική ακοή στα ανθρωποειδή ρομπότ.

Τεχνητά αυτιά με κοχλία πυριτίου

Όπως αναφέρουν μιμούμενοι τον τρόπο λειτουργίας της ανθρώπινης ακοής ανέπτυξαν μια μορφή τεχνητού κοχλία από πυρίτιο Το νευρομορφικό σύστημα μηχανικής ακοής χρησιμοποιεί δυο «αυτιά» ηχοληψίας που κινούνται ανεξάρτητα το ένα ως προς το άλλο.

Το μηχανικό αυτί διαθέτει 64 αυτόνομα κανάλια ήχου κάθε ένα από τα οποία επιλεκτικά καταγράφει μόνον μια συγκεκριμένη περιοχή ακουστικών συχνοτήτων σε σχέση με τις υπόλοιπες.

Με τον τρόπο αυτό το τεχνητό αυτί καλύπτει πλήρως το σύνολο του ακουστικού φάσματος. Το σύστημα μιμείται με μεγάλη ακρίβεια τον τρόπο που τα κύτταρα στον ανθρώπινο κοχλία αντιδρούν επιλεκτικά σε διαφορετικές συχνότητες της ηχητικής πληροφορίας.

Συγκριτικά με προηγούμενα συστήματα το συγκεκριμένο καταναλώνει μόλις 55 μικροβάττ συνεισφέροντας έτσι στην μεγαλύτερη αυτονομία των κινούμενων ρομπότ.

Για να το περιγράψουμε με ορούς ηχοληψίας σε στούντιο φαντασθείτε μια κονσόλα ήχου με 64 υποδοχές μικροφώνων που συνδέονται σε ισάριθμα κυκλώματα. Κάθε ένα από τα κυκλώματα αυτά λειτουργεί μόνον σε μικρό μέρος του φάσματος από τα 20Hz έως και 20 ΜΗz που θεωρητικά ακούει ο άνθρωπος.

Επομένως ανάλογα με την συχνότητα του ήχου στο μηχανικό αυτί λειτουργεί μόνον το αντίστοιχο κύκλωμα ενώ τα υπόλοιπα παραμένουν αδρανή. Βέβαια στην πραγματικότητα ο η ανθρώπινη ακοή αντιλαμβάνεται σχετικά πιο στενό φάσμα συχνοτήτων που βαίνει μειούμενο στις υψηλές συχνότητες με την γήρανση του οργανισμού.

Αν ο ήχος περιέχει πολλές συχνότητες τότε ενεργοποιούνται μόνον όσα κυκλώματα αντιστοιχούν σε αυτές. Με παρόμοιο τρόπο και τα νευρικά «κυκλώματα» στον ανθρώπινο οργανισμό τροφοδοτούν τον ανθρώπινο εγκέφαλο με τις σχετικές πληροφορίες.

Στον άνθρωπο η διαφορά του χρόνου που φθάνει ένας ήχος σε κάθε ένα από τα δυο αυτιά δίδει την δυνατότητα στον ανθρώπινο εγκέφαλο με την κατάλληλη επεξεργασία να προσδιορίσει με ακρίβεια που βρίσκεται η πηγή.

Κατά τον ίδιο τρόπο και το ζευγάρι των δυο τεχνητών αυτιών θα ενημερώνει τον «εγκέφαλο» του ρομπότ σχετικά με την προέλευση των ήχων στο χώρο.

Κατά την διάρκεια των δοκιμών το σύστημα με τα δυο τεχνητά αυτά συνδέθηκε σε υπολογιστή. Οι ερευνητές μιλώντας στο μικρόφωνο διαπίστωσαν ότι καταγράφηκαν σήματα συχνότητας στο φάσμα μεταξύ 100-200 Hz στο οποίο κυρίως εντοπίζεται η ανθρώπινη ομιλία.

Συμπέραναν λοιπόν ότι λειτούργησαν μόνον τα αντίστοιχα κανάλια καταγραφής ήχων ενώ τα υπόλοιπα για φάσμα μεταξύ 20Hz και 20 KΗz παρεμειναν ανενεργά.

Έξυπνα ανθρωπόμορφα ρομπότ

Στόχος των ερευνητών είναι κάνουν τα ανθρωπόμορφα ρομπότ συνολικώς περισσότερο έξυπνα με την μικρότερη δυνατή κατανάλωση ισχύος.

Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο κάνουν συστηματικές έρευνες προκειμένου τα υποσυστήματα μηχανικής ακοής και μηχανικής όρασης να αποτελέσουν ενιαίο σύστημα αντίληψης.

Μέσω του νέου τρόπου πολύπλευρης «δυναμικής» καταγραφής των πληροφοριών εικόνας και ήχου γύρω τους τα ρομπότ θα χάνουν λιγότερες πληροφορίες από το περιβάλλον κατά συνέπεια θα κινούνται με αυξημένη ακρίβεια.

Είναι σημαντικό ότι η ρομποτική ανήκει στους τομείς που βασίζεται ολοένα και περισσότερο στην τεχνητή νοημοσύνη γι αυτό και οι λεγόμενοι νευρομορφικοί ερευνητές επιδιώκουν να ολοκληρώσουν σε ενιαίο σύστημα τους χαμηλής κατανάλωσης αισθητήρες με ισχυρούς επεξεργαστές που τρέχουν ειδικούς αλγορίθμους.

Νευρωνικά δίκτυα

Από τις περιοχές με υψηλό ενδιαφέρον είναι τα νευρωνικά δίκτυα που έχουν την δυνατότητα να «αντιληφθούν» αλλά και να παράξουν ανθρώπινο λόγο.

Συνδυάζοντας την περιοχή αυτή της επιστήμης με την τεχνολογία «deep learning» οι ερευνητές ελπίζουν ότι θα καταστήσουν τους υπολογιστές ικανούς να προσομοιώνουν ολοένα και περισσότερο την αισθητήρια αντίληψη του ανθρώπου.

Με την κατά το δυνατόν απλούστερη προσέγγιση το λογισμικό «deep learning», που αποτελεί κλάδο της τεχνητής νοημοσύνης, επιχειρεί να μιμηθεί την δραστηριότητα των νευρώνων που λειτουργούν κατά στρώσεις του «νεοφλοιού», στο 80% του οποίου παράγεται η σκέψη. Αν και ο στόχος αυτός είναι παλαιός έως πρόσφατα η προσπάθεια δεν είχε στεφθεί με επιτυχία.

Όμως με την βελτίωση στα μαθηματικά μοντέλα και την κατασκευή ισχυρών επεξεργαστών οι επιστήμονες πληροφορικής μπορούν τώρα να μοντελοποιήσουν πολλές στρώσεις εικονικών νευρώνων.

Το λογισμικό αυτό προσομοιώνει την λειτουργιά των νευρώνων σε νευρωνικά δίκτυα. Στην πράξη αποδεικνύεται ικανό να αναγνωρίζει σε μοτίβα ψηφιακής αναπαράστασης ήχους, εικόνες κλπ.

Ουσιαστικά δηλαδή να λειτουργούν μιμούμενοι τον τρόπο που αντιλαμβάνεται ο άνθρωπος το περιβάλλον του επικεντρώνοντας επιλεκτικότητα το ενδιαφέρον σε συγκεκριμένα σημεία και αλλαγές της πραγματικότητας και δεν αρκείται σε στατική παρατήρηση.

Το σημαντικό βήμα έγινε το 2007 οπότε ερευνητές από το ίδιο Ινστιτούτο ανέπτυξαν τεχνητό αμφιβληστροειδή από πυρίτιο που τοποθέτησαν σε ρομπότ τερματοφύλακα με καθυστέρηση αντίδρασης στα γεγονότα μόλις 3 χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Η κατασκευή του απάλλαξε τα ρομπότ από την συγκριτικά ανακριβή λειτουργιά να λαμβάνουν σταθερά δείγματα της στατικής εικόνας που βλέπουν χωρίς να επικεντρώνουν στις αλλαγές που συμβαίνουν.

Πάντως προς το παρόν η νέα τεχνολογία ακοής στις μηχανές είναι αδύνατον να αποκτήσει εμπορική εκδοχή επειδή έχει πολύ υψηλό κόστος αλλά και γιατί θα χρειασθούν αλλαγές για προσαρμογή στα δεδομένα του ανθρώπινου οργανισμού.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΝΕΑ
Επέμβαση από αυτόματο χειρουργικό ρομπότ
Καινούργιες προοπτικές στην ρομποτική χειρουργική δημιουργούνται από την πρώτη επιτυχημένη δοκιμή «αυτόματου» ρομπότ που πραγματοποίησε συρραφή μαλακών ιστών στο έντερο χοίρων. Η επέμβαση έγινε υπό την...
Επέμβαση από αυτόματο χειρουργικό ρομπότ
ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΝΕΑ
Νανορομπότ αφαιρούν τοξικά μέταλα από λύματα
Mια από τις τελευταίες και αλλά υποσχόμενες αντιρρυπαντικές προτάσεις της τεχνολογίας είναι η χρήση αυτοκινούμενων νανορομπότ για την αφαίρεση μολύβδου και άλλων ρύπων από λύματα. Σμήνος από εκατοντάδες...
Νανορομπότ αφαιρούν τοξικά μέταλα από λύματα
ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΝΕΑ
Xαρτογραφήθηκαν οι αντιδράσεις του εγκεφάλου στις λέξεις
Ένα σημαντικό βήμα για την κατανόηση του εξαιρετικά περίπλοκου τρόπου με τον οποίο διαχειρίζεται τη σημασία των λέξεων και οργανώνει τη γλώσσα ο εγκέφαλος έκαναν επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια,...
Xαρτογραφήθηκαν οι αντιδράσεις του εγκεφάλου στις λέξεις
ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΝΕΑ
Θερμόμετρα από DNA για μετρήσεις σε νανοκλίμακα
Προγραμματιζόμενο θερμόμετρο από DNA κατά 20.000 φορές μικρότερο από την ανθρώπινη τρίχα κατασκεύασαν ερευνητές από το πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ. Με τη μέτρηση της θερμοκρασίας σε επίπεδο νανοκλίμακας...
Θερμόμετρα από DNA για μετρήσεις σε νανοκλίμακα
ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΝΕΑ
Περικάρπιο υψηλής τεχνολογίας κατά διαβήτη
Τη διαδικασία που υποχρεώνει τους διαβητικούς να λαμβάνουν ινσουλίνη ανά τακτά διαστήματα επιχειρούν να αυτοματοποιήσουν επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Σεούλ και του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της...
Περικάρπιο υψηλής τεχνολογίας κατά διαβήτη
ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΝΕΑ
Βιντεοπαιχνίδια για θεραπεία της σκλήρυνσης κατά πλάκας
Aν και η ψυχαγωγία είναι το κίνητρο για τα βιντεοπαιχνίδια αποδεικνύεται ιατρικά ότι η μεθοδική χρήση τους μπορεί να βελτιώσει τη ζωή ασθενών με σκλήρυνση κατά πλάκας προκαλώντας αναζωογόνηση ζωτικών...
Βιντεοπαιχνίδια για θεραπεία της σκλήρυνσης κατά πλάκας

Η efsyn.gr θεωρεί αυτονόητο ότι οι αναγνώστες της έχουν το δικαίωμα του σχολιασμού, της κριτικής και της ελεύθερης έκφρασης και επιδιώκει την αμφίδρομη επικοινωνία μαζί τους.

Διευκρινίζουμε όμως ότι δεν θέλουμε ο χώρος σχολιασμού της ιστοσελίδας να μετατραπεί σε μια αρένα απαξίωσης και κανιβαλισμού προσώπων και θεσμών. Για τον λόγο αυτόν δεν δημοσιεύουμε σχόλια ρατσιστικού, υβριστικού, προσβλητικού ή σεξιστικού περιεχομένου. Επίσης, και σύμφωνα με τις αρχές της Εφημερίδας των Συντακτών, διατηρούμε ανοιχτό το μέτωπο απέναντι στον φασισμό και τις ποικίλες εκφράσεις του. Έτσι, επιφυλασσόμαστε του δικαιώματός μας να μην δημοσιεύουμε ανάλογα σχόλια.

Σε όσες περιπτώσεις κρίνουμε αναγκαίο, απαντάμε στα σχόλιά σας, επιδιώκοντας έναν ειλικρινή και καλόπιστο διάλογο.

Η efsyn.gr δεν δημοσιεύει σχόλια γραμμένα σε Greeklish.

Τέλος, τα ενυπόγραφα άρθρα εκφράζουν το συντάκτη τους και δε συμπίπτουν κατ' ανάγκην με την άποψη της εφημερίδας