Pag-gaya ng Pakiramdam sa Pamamagitan ng Advanced AI – Posible ba?

Ang robotics ng kinabukasan ay magkakaroon ng mga pandama na katulad ng sa kanilang mga katapat na tao. Mayroon nang mga AI algorithm na nagpapahintulot sa mga aparato na makakita, makaamoy, at makarinig. Ang mga pagpapahusay na ito ay gumagamit ng mga sensor at advanced na algorithm upang tularan ang mga pandama. Gayunpaman, isang pandama ang nanatiling hindi maabot ng mga mananaliksik hanggang ngayon: pakiramdam.

Ngayon, isang grupo ng mga mananaliksik mula sa Stevens Institute of Technology ang nagpakita ng isang bagong paraan na ginagaya ang pakiramdam. Narito ang kailangan mong malaman.

Matagal nang hinahangad ng mga mananaliksik na gayahin ang pakiramdam sa pamamagitan ng mga robotic system. Ang robot na makakaramdam ay magbubukas ng maraming senaryo ng paggamit. Habang dumarami ang mga taong nagtatrabaho kasama ang mga aparatong ito, patuloy na tumataas ang interes sa mga robot na maaaring ‘makaramdam’. Naniniwala ang mga inhinyero na ang pandamang ito ay mahalaga sa pagpapabuti ng kahusayan, kakayahan, at kaligtasan sa lugar ng trabaho.

Isipin ang mga robot na maaaring malaman kung nabangga ka at tumugon nang naaayon. Ang kakayahang ito ay magpapahintulot sa mga robot na malapit na nakikipagtulungan sa tao na mabawasan ang kanilang panganib at magsagawa ng mas tumpak at dating tanging gawa ng tao na mga gawain.

Pag-aaral sa Pag-gaya ng Pakiramdam sa Pamamagitan ng Advanced AI

Ang pag-aaral¹, na inilathala sa journal Applied Optics, ay nagpapakita kung paano nagawang tularan ng mga mananaliksik ang pakiramdam gamit ang mga laser at isang AI algorithm. Pinagsama ng mga mananaliksik ang AI at quantum na teknolohiya upang makamit ang layuning ito sa isang quantum lab setup.

Ang mga quantum interaction ay nagbibigay ng napakaraming datos na maaaring gamitin upang lumikha at pagbutihin ang mga AI model. Ang pamamaraan na ito ay pinagsasama ang advanced machine learning, isang raster scanning single photon LiDAR, at quantum feedback sa anyo ng speckle noise upang maisakatuparan ang gawain.

Pag-gaya ng Pakiramdam Gamit ang Photon-firing Scanning Laser

Ang koponan ay lumikha ng raster scanning single photon LiDAR na maaaring i-set up upang mag-pulse sa iba’t ibang interval, na nagpapahintulot sa mga inhinyero na idokumento ang anumang pagbabago at feedback na nagmumula sa ibabaw. Ang bawat ibabaw ay may iba’t ibang pag-refract depende sa kanyang komposisyon. Nakilala ito ng mga mananaliksik at napagpasyahan na ito ang pinakamainam na paraan upang artipisyal na bigyan ang sistema ng kakayahang mabilis na magsagawa ng topograpiyang pag-scan.

Mga Algorithmic AI Model

Ang AI ay nag-scan ng ibabaw gamit ang proprietary laser bilang unang hakbang. Ang galaw na ito ay lumilikha ng detalyadong imahe ng bagay. Ang detalyadong imahe ay magbubuo ng random na feedback na tinatawag na speckle noise. Dati, ang speckle noise ay hadlang sa optical clarity dahil binabawasan nito ang resolusyon.

Napansin ng mga mananaliksik na ang feedback na ito ay higit pa sa interference. Nagbibigay ito ng natatanging lagda para sa bawat ibabaw batay sa kanyang kalupaan. Ang datos na ito ay pinakain sa AI system, na pagkatapos ay binigyang-kahulugan ang impormasyon upang matukoy ang sukat, taas, at kalupaan ng estruktura.

Pinagmulan – Magicplan

Ginamit ng mga mananaliksik ang setup na ito upang i-scan ang maraming uri ng mga ibabaw upang i-program ang AI algorithm. Partikular, ang sistema ay nagrehistro ng backscattered protons mula sa iba’t ibang punto sa ibabaw. Mula roon, kinokolekta ang datos at binubuo ito sa isang mode fiber na binibilang gamit ang isang single photon detector. Ang aparatong ito ay maaaring pag-iba-ibahin ang speckle noise mula sa ibang interference, na nagpapahintulot sa mga mananaliksik na gamitin ang interference na ito upang matukoy ang kalambutan ng bagay.

Pagsubok sa Pag-gaya ng Pakiramdam

Upang subukan ang kanilang teorya, sinimulan ng koponan sa pag-set up ng isang single pixel, raster scanning single photon counting LiDAR system. Ang aparatong ito ay optimal para sa pananaliksik dahil kaya nitong lumikha ng collimated laser beam na maaaring i-fire sa picosecond pulses, na nagbibigay ng tumpak na saklaw at pagiging tumutugon.

Nagpasya ang mga inhinyero na gumamit ng 31 industrial sandpapers bilang kanilang mga test subject. Sinimulan nila sa pagkuha ng lahat ng iba’t ibang uri at kalupaan. Partikular, ang sandpaper ay may kapal mula 1 hanggang 100 microns. Ang laser ay nagpadala ng pulses sa transceiver at sa sandpaper. Ang liwanag at interference ay na-refract pabalik at kinalkula ng AI system.

Mga Resulta ng Pag-aaral sa Pag-gaya ng Pakiramdam

Ang mga resulta ng mga pagsubok na ito ay nagpakita ng pangako. Ang bagong sistema ay orihinal na may katumpakan na 8 microns, na nabawasan sa 4 microns matapos ang fine-tuning at mga pag-aayos. Kapansin-pansin, ang antas ng katumpakan na ito ay katumbas ng mga nangungunang solusyon sa industriya.

Kapansin-pansin, ang sistema ay lumalabas na pinakamahusay na gumagana kapag ang ibabaw ay may pinong butil kaysa sa malaking kalupaan. Kahanga-hanga, nagawang matukoy ng mga inhinyero nang tumpak ang estruktura ng ibabaw ng mga sandpaper na may kaunting pagsisikap, na nagbubukas ng pintuan para sa teknolohiyang ito na baguhin kung paano gumagana ang mga industriya sa mga susunod na taon.

Mga Benepisyo ng Pag-aaral sa Pag-gaya ng Pakiramdam

Ang pananaliksik na ito ay maaaring magbukas ng maraming benepisyo sa iba’t ibang industriya. Una, ang pamamaraang ito ay magbibigay ng malaking pagtitipid sa gastos kumpara sa kasalukuyang mga sistema na ginagamit. Dagdag pa, magpapahintulot ito sa mga tagagawa na bawasan ang kanilang mga empleyado dahil ang AI ay mas tumpak. Ang hakbang na ito ay magbabawas ng overhead at magpapabuti sa kanilang kita.

Mabilis na Pagmamapa ng Ibabaw

Ang bilis kung saan nag-scan ang sistema ng isang ibabaw ay isa pang kalamangan. Ang pamamaraang ito ay nangangailangan lamang ng laser na i-scan ang ibabaw ng ilang sandali bago gawin ang pagtataya. Dahil dito, mas mabilis ito at nangangailangan ng mas kaunting pagsisikap upang magamit, na nagpapahintulot sa mga tagagawa na magsagawa ng mas maraming scan at makatipid.

Mababang Gastos na Integrasyon

Isa pang malaking benepisyo ng pananaliksik na ito ay nagbibigay ito ng mababang-gastos na solusyon sa integrasyon sa merkado. Sa maraming pagkakataon, ginagamit ang LiDAR upang matukoy ang structural integrity ng mga pangunahing komponent. Ang bagong sistemang ito ay maaaring pahusayin ang LiDAR na ginagamit at bigyan ito ng kakayahang magsagawa ng mga sukat sa antas ng micron.

Kontrol sa Kalidad

Ang bagong anyo ng pag-scan ng ibabaw ay magpapabuti sa mga pamamaraan ng kontrol sa kalidad para sa masalimuot at eksaktong mga komponent. Matagal nang gumagamit ang mga inhinyero ng mga sistema upang matiyak na ang mahahalagang komponent ng eroplano at iba pang mga item ay walang depekto na maaaring magdulot ng seryosong problema.

Pinahusay na Pagsasort

Ang mga robot sorter ay mataas na demand na at ginagamit na sa buong mundo. Ang pag-upgrade na ito ay makakatulong sa mga sistemang ito na mapabuti ang kanilang kakayahan sa pamamagitan ng pagbibigay ng karagdagang pandama na magagamit kapag tinutukoy ang komposisyon at kinakailangang pagsasort ng isang produkto. Halimbawa, ang robot na kamay na makakaramdam ay maaaring suriin ang prutas para sa tibay nito upang matukoy kung ito ay hinog na o hindi.

Mga Mananaliksik sa Pag-gaya ng Pakiramdam

Ang mga inhinyero mula sa Stevens Institute of Technology ang nanguna sa pananaliksik sa laser topography system. Nakipagtulungan sila nang malapitan kay CQSE Director Yuping Huang bilang bahagi ng kanilang proyekto. Dagdag pa, sina Daniel Tafone at Luke McEvo ay binigyan ng kredito para sa kanilang pagsisikap sa proyekto.

Mga Posibleng Aplikasyon

Maraming aplikasyon ang teknolohiyang ito. Sa kasalukuyan, ang LiDAR ay may mahalagang papel sa mga pamantayan ng kaligtasan. Ang pananaliksik na ito ay lubos na nagpapabuti sa mga kakayahang iyon at nagpapahintulot sa mga inhinyero na magsagawa ng real-time monitoring ng mga kritikal na komponent na dati ay hindi posible.

Kalusugan

Ang industriya ng kalusugan ay nakakita ng lumalaking pangangailangan para sa mga robot na maaaring makaramdam tulad ng tao. Ang mga sistemang ito ay maaaring magkaroon ng maraming gamit sa industriya. Isang kawili-wiling kaso ng paggamit ay ang pagpapahintulot sa mga aparatong ito na i-scan ang mga tuldok (moles) upang hanapin ang mapanganib na melanoma. Ang laser-based algorithm ay maaaring matukoy ang maliliit na pagkakaiba na nagiging ligtas ang isang tuldok at potensyal na mapanganib ang isa, na nagliligtas ng libu-libong buhay ng pasyente.

Pahusayin ang LiDAR

Ang LiDAR ay ginagamit sa iba’t ibang produkto ngayon. Ang mga smart car, robot, smartphone, at iba pang mga produkto ay umaasa sa LiDAR bilang kanilang mga mata. Pati ang iyong robot vacuum ay may anyo ng LiDAR upang iwasan ang mga hadlang. Ang bagong teknolohiyang ito ay maaaring makatulong sa mga micro-robot na mag-navigate sa mga kapaligiran tulad ng katawan ng tao at maghatid ng pangkaligtasang paggamot direkta sa mga kinakailangang lokasyon.

Kumpanyang Makikinabang sa Pananaliksik na Ito

Maraming kumpanya ng robotics ang maaaring mag-integrate ng teknolohiyang ito at mapabuti ang kanilang mga resulta ngayon. Ang robotics ay isang mabilis na lumalagong sektor na ngayon ay sumasaklaw sa halos lahat ng industriya. Mula sa pagsasagawa ng operasyon hanggang sa pag-ani ng prutas, ang mga aparatong ito ay maaaring makaranas ng malaking pag-angat sa pagpasok ng touch emulator.

Samsara 

Ang Samsara (IOT )  ay isang IoT firm na nakabase sa San Francisco na naghahangad na magdala ng pagbabago. Itinatag ang kumpanya nina Sanjit Biswas at John Bicket noong 2015 upang lumikha, pamahalaan, at mag-alok sa mga enterprise na kliyente ng matibay na tampok para subaybayan at i-monitor ang logistics. Ngayon, ang kumpanya ay nagbibigay ng malawak na hanay ng mga produkto upang maisakatuparan ang gawaing ito, kabilang ang AI dashcams, pag-optimize ng ruta, pagsubaybay ng kagamitan, pag-monitor ng site, at telematics.

Ang Samsara ay isang pangunahing manlalaro sa pamilihan ng IoT (Internet of Things). Ang mga IoT device ay ang milyun-milyong smart device na nakikita mo ngayon. Maaari silang maging anumang bagay na may koneksyon sa internet, sensor, at kakayahang magpadala ng data. Sa kasalukuyan, ang sektor ng IoT ay kinabibilangan ng bilyong mga smart device sa buong mundo.

Pinapayagan ng Samsara ang mga kumpanya na i-integrate ang mga device na ito sa kanilang logistics upang mapabuti ang mga resulta, kahusayan, at seguridad. Ang mga IoT device ay maaaring gamitin upang subaybayan ang mga produkto sa real-time, kabilang ang kanilang kondisyon, pagiging tunay, lokasyon, at marami pang iba.

Nakikita ng mga analyst na ang Samsara ay nasa magandang posisyon upang makaranas ng paglago habang lumalawak ang industriya ng IoT. Ang kumpanya ay may market cap na $30.433B at may suporta mula sa ilan sa mga pinakamalalaking pangalan sa industriya. Kapansin-pansin, ang stock ay nakalista bilang isa sa mga top stock picks ng Harvard University ngayong taon, na nagpapalakas ng tiwala ng mga mamimili.

Iba pang Pagsubok na Gayahin ang mga Pandama ng Tao

Ang pagsusuri sa karera upang gawing nakakaramdam ang mga robot ay nagbubunyag ng ilang kawili-wiling pag-unlad. Ang unang napapansin mo ay may dalawang napakaibang pamamaraan upang bigyan ang mga robot ng pandama ng pakiramdam. Ang mga hardware solution ay naglalaman ng mga aparato na maaaring tularan ang pakiramdam sa pamamagitan ng pagrehistro ng pressure at heart, samantalang ang mga software solution ay nag-iintegrate ng mga algorithm na gumagamit ng feedback upang tularan ang pakiramdam. Narito ang ilang iba pang paraan na natuklasan ng mga mananaliksik upang bigyan ang mga robot ng kakayahang makaramdam.

High-Performance Ceramics

Isang kamakailang pag-aaral ang nagpapakita kung paano maaaring i-embed ang mga micro-ceramic particle sa isang flexible na katulad ng balat na layer upang payagan ang aparato na magrehistro ng init at pressure. Ang maliliit na ceramic particle ay nagbibigay ng perpektong paraan upang ilipat ang mga electrical pulse sa isang flexible na ibabaw.

Ang pananaliksik na ito ay nagpakita ng mga inhinyero na nag-develop ng robot skin tags na maaaring malaman kung hinipo ka at humila pabalik. Pagkatapos ay lumikha sila ng isang smart prosthetic na maaaring payagan ang gumagamit na maramdaman ang mga ibabaw at tumugon nang naaayon. Napansin nila na ang kanilang robotic skin ay kayang magrehistro ng pakiramdam gamit ang mga pulse na ito hanggang sa pinakamaliit na pressure settings.

Artipisyal na Nerbiyos

Isa pang kapanapanabik na breakthrough sa larangan ng robotic touch ang naganap noong Oktubre nang isang koponan ng mga inhinyero mula sa Zhenan Bao Research Group ng Stanford University ang nagtagumpay sa paglikha ng artipisyal na nerbiyos. Ang gawa ng tao na aparato ay dinisenyo upang gumana katulad ng katumbas nitong tao upang payagan ang mga robot na tumugon sa pakiramdam nang epektibo.

Ang sistema ay umaasa sa isang artipisyal na nerbiyos na maaaring hatiin sa tatlong bahagi. Ang mga mechanoreceptor ay kumikilos bilang resistive pressure sensors. Mayroon ding mga organic ring oscillator, na gumagana katulad ng mga neuron, at mga organic electrochemical transistor na nagpapagana sa buong sistema.

Robot Sweater

Ipinakilala ng Carnegie Mellon University ang isang Robot Sweater na maaaring gawing mas ligtas ang mga industrial robot. Kapansin-pansin, ang mga kasalukuyang safety system ay madalas nangangailangan ng matitigas na bahagi na idinadagdag sa mga robot. Ang problema sa pamamaraang ito ay hindi maaaring ganap na takpan ang mga robot dahil ang kanilang mga gumagalaw na bahagi ay kailangang manatiling flexible. Ang pagnanais na ito ay nagdala sa mga mananaliksik na isaalang-alang ang isang sweater-like na tela bilang solusyon.

Ang Robot Sweater ay isang machine-knitted na takip na maaaring magkasya sa anumang 3-dimensional na hugis. Bilang gayon, maaari itong likhain upang magbigay ng buong proteksyon para sa mga robot at kanilang mga kasamahan na tao. Ang aparato ay gumagana sa pamamagitan ng paggamit ng dalawang layer ng metallic fibers na integrated sa ibabaw nito. Kapag hinipo ng tao ang sweater, ito ay nagsasara ng circuit, na nagpapaalam sa robot ng insidente at nag-uudyok ng tugon.

Hinaharap ng mga Robot na Nag-gaya ng Pakiramdam

Ang mga robot na maaaring mag-gaya ng pakiramdam ay ang hinaharap. Ang mga aparatong ito ay magbubukas ng pintuan para sa mas maraming integrasyon kasama ang mga kasamahan na tao. Ang pag-unlad na ito ay magdudulot ng mga robot na nagpapabuti ng kaligtasan, nakakatipid ng pondo, at nagbibigay sa maraming industriya ng mga solusyon sa matagal nang problema. Bilang gayon, ang pangangailangan para sa mga robot na maaaring mag-gaya ng pakiramdam ay patuloy na tataas sa mga susunod na taon. Sa ngayon, dapat mong asahan na makakakita ng mas maraming robot na kasamahan sa mga darating na buwan.

Alamin ang iba pang mga cool na proyekto sa robotics ngayon.

Sanggunian ng Pag-aaral:

^{1. Tafone, D., McEvoy, L., Sua, Y. M., & Huang, Y.-P. (2024). Metrologiya ng kalupaan ng ibabaw gamit ang raster scanning single photon LiDAR. Applied Optics, 63(30), 7917–7923. https://doi.org/10.1364/AO.537404}