Des chercheurs cr\u00e9ent une peau artificielle neuromorphique pour robots<\/p>\n
Le syst\u00e8me nerveux accomplit un travail \u00e9tonnant de suivi des informations sensorielles, et ce en utilisant des signaux qui rendraient fous de nombreux informaticiens : un flux bruit\u00e9 de pics d’activit\u00e9 qui peuvent \u00eatre transmis \u00e0 des centaines de neurones suppl\u00e9mentaires, o\u00f9 ils sont int\u00e9gr\u00e9s avec des trains de pics similaires provenant d’autres neurones.<\/p>\n
D\u00e9sormais, des chercheurs ont utilis\u00e9 des circuits \u00e0 impulsions pour construire une peau robotique artificielle, en adoptant certains principes de la fa\u00e7on dont les signaux de nos neurones sensoriels sont transmis et int\u00e9gr\u00e9s. Bien que le syst\u00e8me repose sur quelques caract\u00e9ristiques qui ne sont d\u00e9cid\u00e9ment pas neuronales, il pr\u00e9sente l’avantage que nous disposons de puces capables d’ex\u00e9cuter des r\u00e9seaux neuronaux utilisant des signaux \u00e0 impulsions, ce qui permettrait \u00e0 ce syst\u00e8me de s’int\u00e9grer harmonieusement avec du mat\u00e9riel \u00e9conome en \u00e9nergie pour faire fonctionner des logiciels de contr\u00f4le bas\u00e9s sur l’IA.<\/p>\n
Localisation par impulsions<\/p>\n
Le syst\u00e8me nerveux dans notre peau est remarquablement complexe. Il poss\u00e8de des capteurs sp\u00e9cialis\u00e9s pour diff\u00e9rentes sensations : chaleur, froid, pression, douleur, et plus encore. Dans la plupart des zones du corps, ceux-ci alimentent la colonne vert\u00e9brale, o\u00f9 un traitement pr\u00e9liminaire a lieu, permettant de d\u00e9clencher des r\u00e9actions r\u00e9flexes sans m\u00eame impliquer le cerveau. Mais les signaux se fraient un chemin le long de neurones sp\u00e9cialis\u00e9s jusque dans le cerveau, permettant un traitement suppl\u00e9mentaire et potentiellement une prise de conscience.<\/p>\n
Les chercheurs \u00e0 l’origine de ce travail r\u00e9cent, bas\u00e9s en Chine, ont d\u00e9cid\u00e9 de mettre en \u0153uvre quelque chose de similaire pour une peau artificielle qui pourrait \u00eatre utilis\u00e9e pour recouvrir une main robotique. Ils ont limit\u00e9 la d\u00e9tection \u00e0 la pression, mais ont mis en \u0153uvre d’autres fonctions du syst\u00e8me nerveux, notamment la localisation des entr\u00e9es et des blessures, et l’utilisation de multiples couches de traitement.<\/p>\n
Tout cela a commenc\u00e9 par la fabrication d’une peau polym\u00e8re flexible avec des capteurs de pression int\u00e9gr\u00e9s reli\u00e9s au reste du syst\u00e8me via des polym\u00e8res conducteurs. La couche suivante du syst\u00e8me convertissait les entr\u00e9es des capteurs de pression en une s\u00e9rie de pics d’activit\u00e9, de courtes impulsions de courant \u00e9lectrique.<\/p>\n
Il existe trois fa\u00e7ons pour ces trains d’impulsions de transmettre l’information : la forme d’une impulsion individuelle, par leur amplitude, par la longueur de l’impulsion, et par la fr\u00e9quence des impulsions. La fr\u00e9quence des impulsions est le moyen le plus couramment utilis\u00e9 pour transmettre l’information dans les syst\u00e8mes biologiques, et les chercheurs l’utilisent pour transmettre la pression ressentie par un capteur. Les autres formes d’information sont utilis\u00e9es pour cr\u00e9er quelque chose semblable \u00e0 un code-barres qui aide \u00e0 identifier de quel capteur provient la lecture.<\/p>\n
En plus d’enregistrer la pression, les chercheurs ont fait en sorte que chaque capteur envoie un signal \u00ab je suis toujours l\u00e0 \u00bb \u00e0 intervalles r\u00e9guliers. Le non-recevoir de ce signal indiquerait qu’il y a un probl\u00e8me avec un capteur.<\/p>\n
Les signaux d’impulsion permettent \u00e0 la couche suivante du syst\u00e8me d’identifier toute pression subie par la peau, ainsi que son origine. Cette couche peut \u00e9galement effectuer une \u00e9valuation de base de l’entr\u00e9e sensorielle : \u00ab Les impulsions brutes initi\u00e9es par la pression provenant du g\u00e9n\u00e9rateur d’impulsions s’accumulent dans le centre de cache de signal jusqu’\u00e0 ce qu’un seuil de douleur pr\u00e9d\u00e9fini soit d\u00e9pass\u00e9, activant un signal de douleur. \u00bb Cela peut permettre l’\u00e9quivalent de r\u00e9actions r\u00e9flexes de base qui n’impliquent pas les syst\u00e8mes de contr\u00f4le de niveau sup\u00e9rieur. Par exemple, les chercheurs ont configur\u00e9 un bras robotique recouvert de leur peau artificielle, et l’ont fait bouger d\u00e8s qu’il subit une pression pouvant causer des dommages.<\/p>\n
La deuxi\u00e8me couche combine et filtre \u00e9galement les signaux de la peau avant d’envoyer l’information au contr\u00f4leur du bras, qui est l’\u00e9quivalent du cerveau dans cette situation. Ainsi, le m\u00eame syst\u00e8me a fait changer d’expressions un visage robotique en fonction de la pression ressentie par son bras.<\/p>\n
Corrections faciles<\/p>\n
Beaucoup de d\u00e9tails sur le fonctionnement du syst\u00e8me ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9termin\u00e9s empiriquement. Par exemple, ils ont appliqu\u00e9 la quantit\u00e9 de pression qui s’enregistre comme douleur dans la peau humaine, et ont d\u00e9termin\u00e9 \u00e0 quelle fr\u00e9quence leurs capteurs g\u00e9n\u00e9raient des impulsions. Cela a ensuite \u00e9t\u00e9 d\u00e9fini comme un seuil pour \u00e9mettre un signal de douleur au syst\u00e8me de contr\u00f4le de niveau sup\u00e9rieur, et d\u00e9clencherait toute r\u00e9ponse r\u00e9flexe \u00e0 une pression excessive. Beaucoup de r\u00e9ponses plus \u00e9labor\u00e9es d\u00e9pendront en fin de compte de la fa\u00e7on dont ces syst\u00e8mes de niveau sup\u00e9rieur sont programm\u00e9s. Par exemple, il est facile pour le syst\u00e8me de g\u00e9n\u00e9rer un signal indiquant des dommages \u00e0 un endroit sp\u00e9cifique de la peau ; la fa\u00e7on dont le syst\u00e8me global r\u00e9pond \u00e0 ces dommages n’est pas sp\u00e9cifi\u00e9e par la peau elle-m\u00eame.<\/p>\n
Mais l’\u00e9quipe a facilit\u00e9 la r\u00e9paration en cas de dommages. La peau est con\u00e7ue pour \u00eatre assembl\u00e9e \u00e0 partir d’une collection de segments qui peuvent s’embo\u00eeter en utilisant des verrous magn\u00e9tiques. Ceux-ci relient automatiquement tout c\u00e2blage n\u00e9cessaire, et chaque segment de peau diffuse un code d’identit\u00e9 unique. Ainsi, si le syst\u00e8me identifie des dommages, il est relativement facile pour un op\u00e9rateur de retirer le segment endommag\u00e9 et de le remplacer par du mat\u00e9riel neuf, puis de mettre \u00e0 jour toutes les donn\u00e9es qui relient l’identifiant du nouveau segment \u00e0 son emplacement.<\/p>\n
Les chercheurs appellent leur d\u00e9veloppement une peau \u00e9lectronique robotique neuromorphique, ou peau NRE. Le terme neuromorphique est un peu vague, certaines personnes l’utilisant pour d\u00e9signer une technologie qui suit directement les principes utilis\u00e9s par le syst\u00e8me nerveux. Ce n’est d\u00e9finitivement pas le cas de cette peau. Au lieu de cela, elle utilise neuromorphique de mani\u00e8re beaucoup plus large, le fonctionnement du syst\u00e8me nerveux servant d’inspiration au syst\u00e8me.<\/p>\n
Cela est plus clair dans le cas de l’information positionnelle. Le syst\u00e8me nerveux maintient en r\u00e9alit\u00e9 une carte du corps et relie les entr\u00e9es sensorielles aux emplacements sur cette carte. La biologie n’utilise rien qui ressemble \u00e0 l’encodage des informations positionnelles dans les propri\u00e9t\u00e9s des pics d’activit\u00e9 qu’utilise la peau NRE. Ainsi, ce syst\u00e8me est davantage inspir\u00e9 de la biologie qu’il n’est un mod\u00e8le de la biologie r\u00e9elle.<\/p>\n
Il reste \u00e9galement un peu en de\u00e7\u00e0 de la biologie dans sa mise en \u0153uvre actuelle, en ce sens qu’il ne d\u00e9tecte que la pression. La peau r\u00e9elle peut traiter une vari\u00e9t\u00e9 d’entr\u00e9es sensorielles diff\u00e9rentes, y compris des choses comme les temp\u00e9ratures, les irritants, et plus encore. Tout cela pourrait potentiellement \u00eatre ajout\u00e9 \u00e0 quelque chose comme la peau NRE, mais cela n\u00e9cessiterait un syst\u00e8me de traitement parall\u00e8le pour \u00e9viter que les signaux suppl\u00e9mentaires ne se m\u00e9langent avec ceux du mat\u00e9riel sensible \u00e0 la pression.<\/p>\n
Cela dit, les processeurs neuromorphiques \u00e0 impulsions peuvent h\u00e9berger des r\u00e9seaux neuronaux et sont beaucoup plus \u00e9conomes en \u00e9nergie pour le faire. Donc, m\u00eame avec ses limites, cela semble \u00eatre un domaine de recherche qui vaut la peine d’\u00eatre explor\u00e9.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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