Naukowcy zrobili coś niesamowitego. Maszyny zaczną odczuwać ból jak ludzie!

Inżynierowie z holenderskich uczelni dokonali niezwykłego przełomu, przenosząc biologiczny mechanizm obronny prosto do świata maszyn. Stworzyli oni innowacyjny system cyfrowego odczuwania bólu, dzięki któremu drony wykryją wewnętrzne uszkodzenia, zanim doprowadzą one do niekontrolowanego upadku. Ta przełomowa technologia w najbliższej przyszłości trafi do autonomicznych samochodów, drastycznie podnosząc bezpieczeństwo pasażerów i zapobiegając kosztownym awariom na drogach.

Cyfrowy układ nerwowy, czyli jak maszyny uczą się cierpieć

Jeśli doznałeś urazu podczas ćwiczeń, mózg natychmiast otrzymuje ostrzegawczy sygnał o bólu, który nakazuje ciału się zatrzymać, by nie pogłębić obrażeń. Naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego w Delft oraz Uniwersytetu w Wageningen postanowili przenieść to do świata technologii.

Udało im się wyposażyć drony w cyfrowy odpowiednik układu nerwowego. System ten potrafi zidentyfikować wadliwie działający podzespół i natychmiast wygenerować sygnał ostrzegawczy o strukturze i funkcji odpowiadającej ludzkiemu bólowi. Dzięki temu maszyna zyskuje rzadką dotychczas cechę – prymitywną formę samoświadomości swojego stanu technicznego.

Ekologia na ratunek robotyce – jak działają sygnały krytycznego spowolnienia

Podwaliny pod ten niezwykły algorytm przyniósł zaskakujący sojusz robotyki z… ekologią. Zespół badawczy, którego praca została opublikowana w prestiżowym czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences, wykorzystał matematyczny koncept służący pierwotnie do przewidywania załamania całych ekosystemów. Mowa o wskaźnikach tzw. „krytycznego spowolnienia”.

Okazuje się, że każdy złożony system – niezależnie od tego, czy jest to las tropikalny, ludzkie ciało, czy zaawansowany dron – na krótko przed awarią zaczyna wysyłać subtelne, niemal niezauważalne anomalie w strumieniu danych. Opisywana technologia potrafi je wychwycić w czasie rzeczywistym. Co najgorsze dla dotychczasowych systemów diagnostycznych, a najlepsze dla nowego rozwiązania: algorytm nie potrzebuje skomplikowanych modeli prognostycznych ani historycznych baz danych, aby poprawnie zinterpretować zagrożenie.

Od zniszczonych śmigieł w CyberZoo do robotaksówek na ulicach

Aby sprawdzić teorię w praktyce, naukowcy przeprowadzili serię rygorystycznych testów na bezzałogowcach typu quadrotor w specjalistycznym laboratorium CyberZoo. Badacze celowo i stopniowo niszczyli końcówki łopat wirnika drona, zwiększając uszkodzenia od zera aż do poziomu 55% degradacji.

Podczas eksperymentów tradycyjne drony traciły całkowitą kontrolę już przy 15-procentowym uszkodzeniu przedniego prawego śmigła. Tymczasem nowy, „czujący ból” algorytm bezbłędnie wychwycił narastającą niestabilność aerodynamiczną na długo przed katastrofą, dając komputerowi pokładowemu czas na podjęcie działań zapobiegawczych.

Przyszłość autonomicznych pojazdów bez ukrytych awarii

Choć testy rozpoczęły się od bezzałogowych statków powietrznych, naukowcy jasno wskazują, że głównym celem wdrożenia tej technologii są autonomiczne samochody oraz zaawansowane systemy wspomagania kierowcy (ADAS), ze szczególnym uwzględnieniem komercyjnych robotaksówek.

Samojezdny samochód zmagający się z degradującym się radarem, zacierającym się siłownikiem czy nagłą zmianą przyczepności nawierzchni na zakręcie, mierzy się z identycznym problemem, co uszkodzony dron. Dotychczas pojazdy te nie miały możliwości „poczucia” nadchodzącego zagrożenia, zanim fizycznie nie utraciły przyczepności lub kontroli nad torem jazdy.

Co niezwykle istotne z punktu widzenia wdrożenia rynkowego, system opiera się wyłącznie na analizie danych live. Oznacza to, że implementacja cyfrowego bólu nie wymaga montowania żadnych nowych czujników, kamer ani kosztownego przebudowywania architektury pojazdu. Algorytm w całości przetwarza informacje, które współczesne samochody już teraz zbierają podczas jazdy.

Koncepcja maszyn odczuwających ból może brzmieć jak scenariusz filmu science-fiction, jednak badania holenderskich naukowców sprowadzają ją do realiów czystej inżynierii. Nadanie dronom i autonomicznym pojazdom zdolności do natychmiastowej autorefleksji nad własnymi uszkodzeniami to milowy krok w rozwoju bezpiecznej sztucznej inteligencji. Jeśli technologia ta wejdzie do powszechnego użytku, zbliży nas do wizji świata, w którym awaria mechaniczna przestanie być przyczyną tragicznych wypadków drogowych.