Νέα

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

*Αυτό το άρθρο είναι το περιεχόμενο του 13ου τεύχους του "Half Moon Talk" το 2024

Γιατί είναι τόσο δύσκολο να σφίξεις τα χέρια με ένα ρομπότ;

Τα μωρά μπορούν να τραβήξουν κλήρο όταν είναι 1 έτους, αλλά το να αφήσουν ένα ρομπότ να μάθει να καταλαβαίνει είναι κάτι που εκατοντάδες κορυφαία περιοδικά δεν μπορούν να εξηγήσουν με σαφήνεια.

Οι επιστήμονες μας λένε ότι είναι πιο δύσκολο για ένα ρομπότ να σηκώσει ένα μπαλόνι ή να σηκώσει ένα ποτήρι από το να παίξει σκάκι σαν άνθρωπος, να μιλήσει σαν άνθρωπος ή να περπατήσει σαν άνθρωπος. «Πριν από δέκα χρόνια, υπήρχε ένα ρητό στον κύκλο μας: «Μην σφίγγεις τα χέρια με ρομπότ», είπε ο Shen Guozhen, διευθυντής του Ινστιτούτου Ευέλικτων Ηλεκτρονικών Συσκευών και Ευφυούς Κατασκευής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Πεκίνου.

Γιατί το λες αυτό; Τι λείπει από τον τρόπο που αλληλεπιδρά με τον κόσμο ένα ρομπότ που δεν ξέρει πώς να κάνει χειραψία;

Είναι πραγματικά διαφορετικό χωρίς δέρμα

αποδείχτηκε ότι είναι--

"Στο παρελθόν, τα ρομπότ δεν είχαν αίσθηση αφής και δεν μπορούσαν να ελέγξουν τη δύναμή τους. Όταν έδιναν τα χέρια με τους ανθρώπους, δεν ήξεραν πότε να αφήσουν τα χέρια τους. Αν δεν πρόσεχαν, μπορεί να συνθλίψουν τα κόκαλα στο χέρια." Η απάντηση του Shen Guozhen αποκάλυψε μια σημαντική ουσία της έρευνας των ρομπότ - το σώμα του ρομπότ. Λείπει ένα ανθρώπινο όργανο και είναι το μεγαλύτερο: το δέρμα.

Χωρίς δέρμα, είναι δύσκολο για τα ρομπότ να έχουν ανεπτυγμένη αίσθηση της αφής Μια από τις κλασικές εικόνες ρομπότ στην ιστορία των ταινιών, το «Edward Scissorhands», τραυματίζει κατά λάθος ανθρώπους με δύναμη, δεν είναι ακόμα ασυνήθιστο στα εργαστήρια ρομποτικής σήμερα.

Για το λόγο αυτό, έχουμε ήδη μιλήσει για ρομπότ που γράφουν δοκίμια και παίζουν σκάκι, αλλά δεν έχουμε ακούσει ακόμη για ρομπότ που ολοκληρώνουν επιδέξια τις δουλειές του σπιτιού.

Η αφή είναι στην πραγματικότητα ένας «συνδυασμός» πολλαπλών αισθητηριακών πληροφοριών: η θέση της επαφής, το μέγεθος και η κατεύθυνση της δύναμης επαφής, η θερμοκρασία, η υφή και η σκληρότητα του αντικειμένου επαφής (ή ακόμα και του αντικειμένου που δεν βρίσκεται σε επαφή)... Το δέρμα μπορεί να συλλάβει αυτές τις πληροφορίες με εξαιρετικά λεπτό τρόπο.

Μπορεί να ειπωθεί ότι το δέρμα δεν είναι μόνο ένα στρώμα προσκόλλησης σχεδόν 2 τετραγωνικών μέτρων στην επιφάνεια του σώματος, αλλά και ο σύνδεσμος επικοινωνίας και η αλληλεπίδραση μεταξύ των ανθρώπων και του κόσμου γύρω τους.

Λοιπόν, τι θα λέγατε να προσθέσετε ένα δέρμα στο ρομπότ; Μπορούν τα ρομπότ να αντιληφθούν και να προσαρμοστούν στο περιβάλλον όπως οι άνθρωποι;

Το ρομποτικό χέρι εξοπλισμένο με βιονικό τρισδιάστατο ηλεκτρονικό δέρμα αλληλεπιδρά με το ανθρώπινο χέρι

Ηλεκτρονικό δέρμα, τι ακριβώς είναι;

Φυσικά, δεν μοιάζουν όλα τα ρομπότ στις ταινίες με τον Έντουαρντ.

Αν και το ρομπότ Alita, η πρωταγωνίστρια της ταινίας επιστημονικής φαντασίας «Alita» είναι αδύνατη, είναι μια «εξάγωνη πολεμίστρια». Η μαχητική της δύναμη προέρχεται από τη «μαύρη τεχνολογία», συμπεριλαμβανομένου του ηλεκτρονικού δέρματος που είναι πιο ευαίσθητο από τον άνθρωπο.

Ναι, ηλεκτρονικό δέρμα. Επιτρέποντας στα ρομπότ να αντιληφθούν πλήρως το σώμα τους και το περιβάλλον τους, το ηλεκτρονικό δέρμα έχει γίνει ένα σημαντικό ερευνητικό πεδίο στη ρομποτική σήμερα.

Αφού το ρομπότ αποκτήσει την αίσθηση της αφής με τη βοήθεια του ηλεκτρονικού δέρματος, μπορεί να διαβάσει πληρέστερα και με μεγαλύτερη ακρίβεια τα σήματα πίεσης στο περιβάλλον και οι ενέργειές του θα είναι πιο ευέλικτες και αποτελεσματικές. Σε γενικές γραμμές, τα τρέχοντα ρομπότ δεν έχουν ακριβή ανάδραση δύναμης στα αντικείμενα, καθιστώντας δύσκολη την ακριβή σύλληψη και χειρισμό μικρών ή μαλακών αντικειμένων. Το ηλεκτρονικό δέρμα μπορεί να δώσει στα μελλοντικά ρομπότ ένα ζευγάρι «ειδικευμένα χέρια» και μπορεί να είναι εύκολο να πραγματοποιηθούν χειρουργικές επεμβάσεις υψηλής ακρίβειας.

Τι ακριβώς είναι λοιπόν το ηλεκτρονικό δέρμα;

Ο Shen Guozhen εισήγαγε ότι το ανθρώπινο δέρμα αποτελείται από επιδερμίδα, χόριο και υποδόριο ιστό και το ηλεκτρονικό δέρμα έχει παρόμοια δομή "σάντουιτς", που αποτελείται από υλικά ηλεκτροδίων, ενεργά υλικά και εύκαμπτα υποστρώματα. Το υλικό του ηλεκτροδίου χρησιμεύει ως στρώμα ηλεκτρικής σύνδεσης και βρίσκεται και στις δύο πλευρές του ενεργού υλικού για να λαμβάνει και να μεταδίδει ηλεκτρικά σήματα ηλεκτρονικό δέρμα και η σύνδεσή του με το σώμα του ρομπότ ταιριάζουν μεταξύ τους.

Ποια προβλήματα πρέπει να λυθούν για να αναπτυχθεί ένα ηλεκτρονικό δέρμα; Το πρώτο πρόβλημα είναι η «απαλότητα» του υλικού. Το κλειδί για το ηλεκτρονικό δέρμα βρίσκεται στη λέξη «μαλακό». Τα υλικά που μπορούν να χρησιμεύσουν ως δέρμα πρέπει να είναι εύκαμπτα και ελαστικά, όχι άκαμπτα και εύθραυστα. Πώς είναι δυνατόν να «κουρδίζεις απαλά τα δάχτυλά σου»;

Υπάρχουν πλέον τρεις κατευθύνσεις εξερεύνησης στην επιστημονική κοινότητα. Το πρώτο εστιάζει στη φυσική ευελιξία και προσπαθεί να αναπτύξει υλικά σε μικρότερες κλίμακες. Για παράδειγμα, το μαλακό και εξαιρετικά βιοσυμβατό νανοπυρίτιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βιοχημικός αισθητήρας για την επίτευξη λειτουργιών του δέρματος σε κάποιο βαθμό. Το δεύτερο βασίζεται στη δομική ευελιξία. Καταβάλλονται προσπάθειες για την ανάπτυξη διαφόρων νέων μηχανικών δομών μετάλλων και άλλων ουσιών, όπως ελατήρια, σπείρες, φίδια... και μετατροπή των παραδοσιακών σκληρών υλικών σε νέα υλικά με καλές δυνατότητες τάνυσης και κάμψης. Άλλοι επιστήμονες προσπαθούν να σπάσουν την εγγενή ευελιξία και να αλλάξουν τις ιδιότητες των πολυμερών υλικών μέσω της μηχανικής πολυμερών, έτσι ώστε να έχουν υψηλές ιδιότητες εφελκυσμού και ακόμη και λειτουργίες αυτοίασης.

Για να αναπτύξουμε ηλεκτρονικό δέρμα, πρέπει επίσης να εργαστούμε για τη λειτουργία αίσθησης. Η ανίχνευση είναι η βάση για την αντίληψη του περιβάλλοντος από τις μηχανές. Ο αισθητήρας αφής πρέπει να αποκτά διάφορα χαρακτηριστικά της επιφάνειας του αντικειμένου επαφής όσο το δυνατόν πληρέστερα και έχει ιδιαίτερα υψηλές απαιτήσεις για την ευαισθησία αίσθησης.

Το εύκαμπτο, ελαστικό, πολυλειτουργικό ηλεκτρονικό δέρμα που αναπτύχθηκε από την ομάδα του Shen Guozhen μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο των ανθρώπινων φυσιολογικών σημάτων.

Επιπλέον, ο τρόπος αποτελεσματικής μετάδοσης των σημάτων που συλλαμβάνονται από τους αισθητήρες είναι επίσης ένα πρόβλημα. Το κλειδί είναι, πώς να ελαχιστοποιήσετε την απώλεια σημάτων κατά τη μετάδοση στον «εγκέφαλο» του ρομπότ;

Ηλεκτρονικό δέρμα, ας πάρουμε κι ένα;

Στην πραγματικότητα, το ηλεκτρονικό δέρμα δεν είναι μόνο η επόμενη γενιά εξοπλισμού για ρομπότ, αλλά και «άξια να έχουμε» τον εαυτό μας.

Σήμερα, με την τεχνολογία εικονικής πραγματικότητας στην ανοδική πορεία, το ηλεκτρονικό δέρμα μπορεί να είναι ένα σημαντικό βοήθημα για τους ανθρώπους να περιπλανηθούν στο μετασύμπαν. Στον εικονικό κόσμο, το ηλεκτρονικό δέρμα μπορεί να αποκαταστήσει την αίσθηση της αφής στο μέγιστο βαθμό, επιτρέποντας όχι μόνο στους ανθρώπους να «αγγίζουν» εικονικά αντικείμενα σχεδόν ρεαλιστικά, αλλά μπορεί ακόμη και να αποκαταστήσει τα συναισθήματα που προκαλούν στους ανθρώπους το αεράκι, η ροή του νερού και η φωτιά. βελτιώνοντας σημαντικά την αίσθηση της βύθισης και της πραγματικότητας.

Επιπλέον, για ασθενείς με εγκαύματα και εγκαύματα και ασθενείς με ακρωτηριασμό, το ηλεκτρονικό δέρμα μπορεί να τους επιτρέψει να ανακτήσουν την αίσθηση της αφής τους και να συνεχίσουν να απολαμβάνουν μια καλύτερη ζωή.

Πώς μπορεί το ηλεκτρονικό δέρμα να βοηθήσει τους απλούς ανθρώπους που είναι σωματικά και πνευματικά ικανοί; "Μπορεί να λειτουργήσει ως συσκευή παρακολούθησης της ανθρώπινης υγείας. Το ηλεκτρονικό δέρμα βρίσκεται σε άμεση επαφή με το ανθρώπινο σώμα και μπορεί να μετρήσει άμεσα την κατάσταση σε πραγματικό χρόνο των δεδομένων του σώματός μας (όπως καρδιακός ρυθμός, θερμοκρασία σώματος, σάκχαρο αίματος και αρτηριακή πίεση ) μέσω αισθητήρων υψηλής ακρίβειας, που ισοδυναμεί με ακρίβεια Το επίπεδο του «βραχιολιού υγείας» έχει εκτιναχθεί." Ο Shen Guozhen είπε ότι αυτός ο τύπος τεχνολογίας έχει ωριμάσει και τα προϊόντα θα εισέλθουν σταδιακά στην αγορά.

Στην πραγματικότητα, οι επιστήμονες έχουν μια πιο τολμηρή ιδέα - μπορούν οι λειτουργίες των smartphone να ενσωματωθούν στο ηλεκτρονικό δέρμα; Εάν ο αισθητήρας του ηλεκτρονικού δέρματος είναι αρκετά ευαίσθητος, το κύκλωμα είναι ομαλό και η απόδοση σταθερή, δεν θα ήταν λογικό να "κλικ" σε διαφορετικές θέσεις του ηλεκτρονικού δέρματος για αποστολή και λήψη μηνυμάτων και πραγματοποίηση κλήσεων;

Ίσως τότε, μπορούμε πραγματικά να αφήσουμε κάτω τα κινητά μας και να βγούμε ελαφρά.

Πρωτότυπος τίτλος "Do you tall to shake hands with a robot?" 》

Banyuetan ρεπόρτερ: Zhang Manzi/Επιμέλεια: Fan Zhongxiu

Επιμέλεια: Qin Daixin/Διόρθωση: Zhang Ziqing