Як відчуває біль людина
У людей больові відчуття виникають внаслідок складної взаємодії між периферичними нервовими сигналами та їхньою інтерпретацією мозком.
Больові сенсори (ноцицептори), наявні в людській шкірі, передають електричні імпульси по нервах до кількох ділянок мозку, “вмикаючи” систему самозбереження (наприклад змушують відвести руку від полум’я чи гострого ножа).
Основне про винахід
Вчені з Хунанського університету в Китаї розробили синтетичну шкіру, базуючись на людських процесах.
В основу винаходу лягла система зондування болю, що функціонує завдяки “співпраці” кристалів цинку та гелію.
За словами дослідників, ці кристали реагують на надмірне застосування сили та вивільняють електрони, створюючи електричний сигнал і спалах світла, завдяки якому можна визначити точне місце, в якому робот “відчуває біль”.
Створена вченими система кристалів (скріншот: youtube.com/New Scientist)
Чим унікальна нова технологія
На думку вченого Цзе Тана, штучна шкіра дозволить роботам виявляти небезпеку й реагувати на неї. Для повноцінного функціонування винаходу, науковці розробили спеціальний алгоритм штучного інтелекту, який допомагає роботу визначити, якого “подразника” варто уникати.
“Завдяки використанню електричних та оптичних сигналів можна одночасно сприймати інтенсивність та локалізацію болю”, – уточнив Тан і додав, що це схоже на функціонування “природного ноцицептора”.
Вчені вже “навчили” програму близько 100 електричним і оптичним показникам. Тестування проводили з використанням ножа, палички й ватної кульки (які натискали на датчик). Так алгоритм “звикав” розрізняти шкідливі й нешкідливі об’єкти, які можуть давати схожі показники.
Потенційне застосування
За результатами проведених досліджень, роботизована рука “навчилась” успішно розрізняти безпечні та небезпечні об’єкти у більшості (97,5%) випадків.
Штучний інтелект розумів, наприклад, що роборука здатна безпечно тримати варене яйце, але м’яч із залізними шипами одразу відкидався.
Під час подальшої роботи науковці знайшли ще одне можливе застосування синтетичної шкіри. Вони прикріпили її шматочки на серце, печінку та легені щура й дозволили роботу-хірургу провести біопсію (взяття часточки тканини для подальшого мікроскопічного дослідження).
Сигнали, які робот отримував від шкіри впродовж процедури, спрямовували його руку так, аби не пошкодити ці органи.
Виходячи з цього вчені припускають, що синтетичну шкіру можна буде вбудовувати у хірургічні інструменти, що дозволить лікарям “відчувати речі на відстані”.