Ένα μαλακό «ψηφιακό δέρμα» μπορεί να…μιλάει στον εγκέφαλο

Οι ειδικοί στην τεχνητή νοημοσύνη και τη ρομποτική συνεχίζουν να διερευνούν τη διεπαφή των ζωντανών οργανισμών με τις μηχανές. Μηχανοκίνητα προσθετικά χέρια και πόδια με βάση την τεχνητή νοημοσύνη, καθώς και διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής που συνδέουν την προσθετική με τη δραστηριότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου, επιδιώκουν να μιμηθούν πλήρως τις ανθρώπινες σωματικές λειτουργίες και να προσφέρουν ιατρικές λύσεις για άτομα που υποφέρουν από ασθένειες και τραυματισμούς.

Ωστόσο, για να ενσωματωθούν πιο ολοκληρωμένα μηχανικοί διεγέρτες, όπως τα προσθετικά, στο ανθρώπινο σώμα, είναι απαραίτητη η ανάπτυξη ενός μεγάλου και εκτεταμένου αισθητήρα που καλύπτει τόσο το σώμα όσο και τα μηχανικά εξαρτήματα.

«Το όνειρό μας είναι να φτιάξουμε ένα ολόκληρο χέρι όπου θα έχουμε πολλαπλούς αισθητήρες που θα μπορούν να ανιχνεύσουν την πίεση, την καταπόνηση, τη θερμοκρασία και τους κραδασμούς», λέει ο Ζενάν Μπάο, καθηγητής χημικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, ο οποίος εργάστηκε στο έργο “e-skin” για τη δημιουργία ενός ψηφιακού δέρματος με ευαισθησία.

Οι φυσικοί μηχανικοί υποδοχείς στο ανθρώπινο δέρμα μπορούν να αισθανθούν το ανεπαίσθητο βάρος μιας πεταλούδας, τη ζέστη μιας κοντινής φλόγας ή τη δροσιά ενός ποτού, να καταλάβουν αν ένα χέρι είναι σφιγμένο σε γροθιά και να μετρήσουν τον παλμό ενός αγαπημένου προσώπου με την αφή.

Στο παρελθόν, οι μηχανικοί που θέλησαν να δημιουργήσουν τεχνητό ηλεκτρονικό δέρμα δημιούργησαν μαλακά, εύκαμπτα υλικά που μιμούνται καθεμία από αυτές τις αξιοσημείωτες αισθήσεις, αλλά δεν κατάφεραν να δημιουργήσουν ούτε ένα φύλλο με υλικά που μοιάζουν με δέρμα, το οποίο να μπορεί να μιλήσει απευθείας στον εγκέφαλο – μέχρι τώρα.

Ερευνητές στο πανεπιστήμιο του Στάνφορντ δημιούργησαν τώρα το “e-skin” με μαλακά ολοκληρωμένα κυκλώματα που μετατρέπουν την πίεση ή τη θερμοκρασία σε ηλεκτρικά σήματα παρόμοια με τα νευρικά ερεθίσματα για την επικοινωνία με τον εγκέφαλο.

Η ανάπτυξη του ψηφιακού δέρματος υπόσχεται πιο φυσική αλληλεπίδραση μεταξύ των προσθετικών μελών που βασίζονται σε τεχνητή νοημοσύνη και του εγκεφάλου. Είναι επίσης ένα βήμα προς τα εμπρός στις προσπάθειες κατασκευής ρομπότ που μπορούν να «αισθανθούν» όπως οι άνθρωποι, πόνο, πίεση και θερμοκρασία. Αυτό θα επέτρεπε στα ρομπότ που αλληλεπιδρούν με θύματα ατυχημάτων, για παράδειγμα, να έχουν μεγαλύτερη «ενσυναίσθηση».

Οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι ένας βασικός λόγος που οι άνθρωποι παραιτούνται από τη χρήση προσθετικών εξαρτημάτων είναι η έλλειψη αισθητηριακής ανατροφοδότησης που είναι αφύσικη και τους κάνει να νιώθουν άβολα.

Το e-skin δοκιμάστηκε για πρώτη φορά σε εγκεφαλικά κύτταρα αρουραίων. Τα ζώα κούνησαν τα πόδια τους όταν διεγέρθηκαν οι φλοιοί του εγκεφάλου τους. Η έκταση της σύσπασης αντιστοιχούσε σε διαφορετικά επίπεδα πίεσης του ψηφιακού δέρματος. «Το ηλεκτρονικό δέρμα εξαλείφει το όριο μεταξύ του ζωντανού σώματος και των στοιχείων της μηχανής», είπαν οι ερευνητές, προσθέτοντας πως «Αυτό το νέο e-skin λειτουργεί με μόλις 5 βολτ και μπορεί να ανιχνεύσει ερεθίσματα παρόμοια με το πραγματικό δέρμα».

Ο Weichen Wang, συγγραφέας της μελέτης που εργάστηκε στο έργο για τρία χρόνια είπε πως το ψηφιακό δέρμα: «παρέχει ηλεκτρική απόδοση, όπως κίνηση χαμηλής τάσης, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας  και μέτρια ενσωμάτωση κυκλώματος, συγκρίσιμες με εκείνη των τρανζίστορ πολυπυριτίου».

Οι ερευνητές ελπίζουν ότι κάποια μέρα αυτά τα σήματα θα μπορούσαν να κατευθύνουν εμφυτευμένα τσιπ ασύρματης επικοινωνίας στο περιφερικό νεύρο για να επιτρέψουν στους ακρωτηριασμένους να ελέγχουν τα προσθετικά μέλη.
Άλλες πιθανές χρήσεις μπορεί να περιλαμβάνουν εμφυτεύσιμες ή φορητές ιατρικές συσκευές, όπως περιγράφουν στη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science την περασμένη εβδομάδα.

Μια σχετική εξέλιξη ανακοινώθηκε και από επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου τον περασμένο Μάρτιο. Δημιούργησαν ένα e-skin που αποτελείται από ένα λεπτό στρώμα σιλικόνης ενσωματωμένο με καλώδια και ανιχνευτές ευαισθησίας «για να δώσει στα μαλακά ρομπότ τη δυνατότητα να αισθάνονται πράγματα μόνο μερικά χιλιοστά μακριά, προς όλες τις κατευθύνσεις, πολύ γρήγορα», σύμφωνα με τον Yunjie Yang, επικεφαλής της μελέτης. Ένα δελτίο τύπου ανέφερε ότι η ανάπτυξη «δίνει στα ρομπότ για πρώτη φορά ένα επίπεδο φυσικής αυτογνωσίας παρόμοιο με αυτό των ανθρώπων και των ζώων».