211service.com
En robot hittar sin väg med hjälp av artificiella GPS-hjärnceller
Beteendet och samspelet mellan två typer av neuroner i hjärnan hjälper till att ge människor och andra djur en kuslig förmåga att navigera genom att bygga en mental karta över sin omgivning. Nu har en robot fått ett liknande kluster av virtuella celler för att hjälpa den att hitta sin egen väg.
Forskare i Singapore simulerade två typer av celler som är kända för att användas för navigering i hjärnan – så kallade plats- och rutnätsceller – och visade att de kunde göra det möjligt för en robot med små hjul att hitta runt. Istället för att simulera cellerna fysiskt skapade de en enkel tvådimensionell modell av cellerna i mjukvara. Arbetet leddes av Haizhou Li , professor vid Myndigheten för vetenskap, teknik och forskning ( EN STJÄRNA ).
Konstgjorda rutnätsceller skulle kunna ge ett adaptivt och robust kart- och navigeringssystem, skrev Li i ett e-postmeddelande tillsammans med Huajin Tang och Yuan Miaolong , två forskare vid A*STAR som var medförfattare till en artikel om arbetet. Människor och djur har en instinktiv förmåga att navigera fritt och medvetet i en miljö ganska enkelt.
Arbetet är betydelsefullt eftersom det visar potentialen för att maskiner ska efterlikna mer komplex aktivitet i hjärnan. Robotiker använder i allt större utsträckning artificiella neurala nätverk för att träna robotar att utföra uppgifter som objektigenkänning och grepp, men dessa nätverk återspeglar inte troget komplexiteten och subtiliteten hos en riktig biologisk hjärna.
Neurala nätverk är faktiskt väldigt löst inspirerade av hjärnan, säger Oren Etzioni , VD för Allen Institute for Artificial Intelligence i Seattle. De är distribuerade beräkningselement, men de är väldigt enkla jämfört med neuroner; anslutningarna är extremt enkla jämfört med en synaps. Han säger att den här nya utvecklingen som tar inspiration från hjärnan verkar vara bra.
Platsceller identifierades först på 1970-talet av John O'Keefe, som fann att de skjuter när en mus passerade samma plats i ett område. Rutnätsceller, utpekade i en annan del av hjärnan av May-Britt och Edvard Moser 2005, aktiveras när ett djur anländer till vilken plats som helst på ett triangulärt rutnät av punkter, vilket ger en mer detaljerad känsla av position i rymden.
Tillsammans med andra typer av celler, och genom att bearbeta sensorisk information, tros rutnäts- och platsceller ge djur med en medfödd känsla för världen omkring dem och deras placering i den. Upptäckten av dessa celler gav de tre involverade forskarna Nobelpriset i medicin 2014 (se Nobel för hjärnans platskod).
De singaporska forskarna testade tillvägagångssättet på en robot som släpptes loss i en 35 kvadratmeter stor kontorsyta. De lät roboten ströva runt i kontorsutrymmet och verifierade att dess konstgjorda plats och rutnätsceller fungerade på ett jämförbart sätt som deras biologiska motsvarigheter.
Navigationssystemet är ännu inte lika bra som ett konventionellt, och forskarna säger att de måste utveckla en bättre förståelse för hur biologiska celler fungerar för att förbättra det. De antyder dock att det skulle kunna erbjuda fördelar jämfört med konventionella system, som kan förvirras av till exempel förändringar i en miljö.
Förutom att ge ett mer effektivt och pålitligt sätt för maskiner att ta sig fram, hoppas Li att arbetet kan hjälpa neuroforskare att förstå hur hjärnans navigationssystem fungerar. Detta kommer att ge en lösning för att förutsäga neurala aktiviteter med hjälp av mobila robotar innan man genomför experiment på råttor, skriver forskarna.
Forskare inom artificiell intelligens letar alltmer efter att forska i hjärnan efter sätt att förfina moderna metoder för maskininlärning. Etzioni från Allen Institute noterar dock att organets komplexitet gör det svårt att tillämpa neurologisk forskning. Därför är det här arbetet spännande, säger han.