एक अभूतपूर्व नवीनतम अध्ययन में, एक वैज्ञानिक अनुसंधान दल ने एक नई प्रकार की इलेक्ट्रॉनिक त्वचा विकसित की है जो ह्यूमनॉइड रोबोटों को दैनिक स्पर्श और संभावित विनाशकारी बाहरी ताकतों के बीच अंतर करने में सक्षम बनाती है। यह क्षमता, जो मूल रूप से केवल जैविक तंत्रिका तंत्र से संबंधित थी, से उम्मीद की जाती है कि रोबोट भौतिक दुनिया, विशेषकर मनुष्यों के साथ बातचीत करने के तरीके को नया आकार देंगे।
अध्ययन हाल ही में नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (पीएनएएस) की कार्यवाही में प्रकाशित हुआ था और म्यूनिख के तकनीकी विश्वविद्यालय और सहयोगी संस्थानों के शोधकर्ताओं द्वारा संयुक्त रूप से पूरा किया गया था। मुख्य लक्ष्य रोबोटों के लिए हानिकारक संपर्कों की पहचान करने और तदनुसार सुरक्षात्मक प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करने के लिए एक अधिक विश्वसनीय "दर्द" संवेदन तंत्र का निर्माण करना है, न कि केवल साधारण दबाव का पता लगाने के स्तर पर रहना।
इस इलेक्ट्रॉनिक त्वचा प्रणाली का आधार सतह के अंदर वितरित लचीले दबाव सेंसर का एक नेटवर्क है। जब त्वचा को छुआ, दबाया या मारा जाता है, तो सेंसर यांत्रिक बल को विद्युत संकेतों में परिवर्तित कर देते हैं; सामान्य परिस्थितियों में, इन संकेतों को रोबोट की केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई में फीड किया जाता है। लेकिन इस नई प्रणाली में, एक बार जब धारणा पूर्व निर्धारित सीमा से अधिक हो जाती है, तो इलेक्ट्रॉनिक त्वचा पारंपरिक पथ के अनुसार अपलोड नहीं होगी, बल्कि सीधे मोटर को एक संकेत भेजेगी, जिससे एक्चुएटर तुरंत "चिंतनशील" क्रियाएं जैसे कि बचाव या बल में कमी करेगा।
जो बात इस प्रणाली को पारंपरिक समाधानों की तुलना में अद्वितीय बनाती है वह है सिग्नल को एन्कोड करने का तरीका। शोध दल ने स्पर्श को अब एकल दबाव मान के रूप में न मानने के लिए, बल्कि बल को विद्युत स्पंदों के तीव्र अनुक्रम में अनुवाद करने के लिए बायोनिक न्यूरॉन्स की "न्यूरोमोर्फिक कोडिंग" का उपयोग किया। संपर्क की तीव्रता और स्थान के आधार पर दालों की आवृत्ति और पैटर्न बदलता है: जब बाहरी बल एक सुरक्षित सीमा के भीतर होता है, तो सिग्नल पैटर्न "साधारण संपर्क" से मेल खाता है। एक बार जब दबाव सीमा पार कर जाता है, तो पैटर्न एक महत्वपूर्ण उत्परिवर्तन से गुजरता है, जिससे एक सुरक्षात्मक प्रतिक्रिया शुरू हो जाती है।
शोधकर्ताओं ने इस बात पर जोर दिया कि सिस्टम भावनाओं या उच्च-स्तरीय भावनाओं के बजाय यांत्रिक तनाव का पता लगाता है। यह "दर्द जैसा" तंत्र एक कार्यात्मक संकेत है - यह रोबोट को हानिकारक बाहरी ताकतों को पहचानने और प्रतिक्रिया देने में मदद करता है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि मशीन में भावनाएं या व्यक्तिपरक अनुभव हैं।
पेपर के लेखक ने रिपोर्ट में लिखा है कि इस प्रकार के न्यूरोमॉर्फिक रोबोट की इलेक्ट्रॉनिक त्वचा उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्पर्श धारणा, सक्रिय दर्द और क्षति का पता लगाने और स्थानीय प्रतिबिंब को प्राप्त करने के लिए एक पदानुक्रमित, तंत्रिका-जैसी संरचनात्मक वास्तुकला का उपयोग करती है, और इसमें मॉड्यूलर तेजी से प्रतिस्थापन और मरम्मत क्षमताएं होती हैं, जिससे रोबोट की स्पर्श क्षमताओं, सुरक्षा और अधिक सहज मानव-कंप्यूटर इंटरैक्शन अनुभव में काफी सुधार होता है, जो "सहानुभूतिपूर्ण" सेवा रोबोट की नींव रखता है।
सिस्टम के प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए, अनुसंधान टीम ने इलेक्ट्रॉनिक त्वचा पर विभिन्न प्रकार के भौतिक परीक्षण किए, जिसमें हल्के स्पर्श से लेकर संभावित हानिकारक संपर्कों का अनुकरण करने के लिए धीरे-धीरे बाहरी ताकतों को बढ़ाना और यह देखना शामिल था कि क्या सिस्टम वास्तविक समय में सुरक्षित और खतरनाक स्थितियों के बीच सटीक रूप से अंतर कर सकता है। प्रयोगों के कई दौरों में, सेंसर नेटवर्क स्थिर रूप से अलग-अलग सिग्नल पैटर्न उत्पन्न करने और बाहरी बल के परिमाण के आधार पर विभिन्न डिग्री की सुरक्षात्मक प्रतिक्रियाएं शुरू करने में सक्षम था। सिस्टम प्रतिक्रिया समय मिलीसेकंड स्तर पर है, जो वास्तविक समय की क्रियाओं का समर्थन करने के लिए पर्याप्त है जैसे कि बल-असर वाले हिस्से को जल्दी से वापस लेना और पकड़ की ताकत को कम करना। साथ ही, यह अभी भी कई दोहराए गए संपर्क चक्रों के तहत स्थिर सिग्नल आउटपुट बनाए रख सकता है, जो अच्छा स्थायित्व दिखाता है।
इन प्रदर्शन सुधारों का मानव-मशीन सहयोग की सुरक्षा के लिए प्रत्यक्ष महत्व है। जैसे-जैसे रोबोट धीरे-धीरे बंद कारखानों से घरों, अस्पतालों और सार्वजनिक स्थानों जैसे दैनिक मानव वातावरण में चले जाते हैं, कार्य परिदृश्यों में करीबी बातचीत काफी बढ़ गई है, और आकस्मिक टकराव और यहां तक कि अत्यधिक बल का खतरा भी बढ़ गया है। पारंपरिक सुरक्षा उपाय ज्यादातर बाहरी सेंसर, पूर्व निर्धारित गति सीमाओं या आपातकालीन शटडाउन प्रक्रियाओं पर निर्भर करते हैं। यद्यपि ये तंत्र प्रभावी हैं, वे अक्सर धीमे या कठोर होते हैं। स्पर्श और "दर्द जैसी" अनुभूति को सीधे रोबोट की "त्वचा" में जोड़ने से रोबोट स्थानीय स्तर पर और तुरंत खतरों का जवाब दे सकता है।
प्रौद्योगिकी से सहयोगात्मक कार्यों में प्रदर्शन में सुधार होने की भी उम्मीद है, जैसे वस्तुओं को संयुक्त रूप से उठाना, गतिशीलता उपकरण या विभिन्न प्रकार के सेवा रोबोट अनुप्रयोग। वास्तविक समय में संपर्क बल को समायोजित करके, रोबोट नाजुक वस्तुओं को पकड़ने, मानव शरीर के संपर्क में आने, या अप्रत्याशित वातावरण के अनुकूल होने पर अधिक स्वाभाविक रूप से बल को नियंत्रित कर सकते हैं, संपर्कों को कुचलने, फिसलने या गलत पहचानने के जोखिम को कम कर सकते हैं।
व्यापक स्तर पर, यह तकनीक इंसानों के मशीनों को समझने के तरीके को भी बदल रही है। एक रोबोट जो स्पष्ट रूप से बाहरी ताकतों के जवाब में "बच सकता है" और "बल कम" कर सकता है, भले ही उसके पास कोई भावनात्मक अनुभव न हो, दृष्टिगत रूप से अधिक "उत्तरदायी" और "एक जीवित शरीर की तरह" दिखाई देगा। इस तरह की प्रतिक्रिया से मशीन-मशीन इंटरैक्शन को अधिक सहज बनाने की संभावना है: जिस तरह लोग सहज रूप से एक-दूसरे को हल्के से छूते हैं जब दूसरा व्यक्ति पीछे हट जाता है, जब रोबोट के "पीछे हटने" के व्यवहार का पता लगाया जा सकता है, तो मनुष्यों के लिए अनजाने नुकसान को कम करने के लिए अपने आंदोलनों को समायोजित करना आसान हो जाएगा।
हालाँकि, प्रौद्योगिकी "रोबोट यथार्थवाद" के बारे में व्यापक चर्चा भी लाती है। जब रोबोट सुरक्षा और प्रदर्शन के संदर्भ में जैविक धारणा रणनीतियों से सीखेंगे, तो क्या वे नैतिकता और डिजाइन में नए मुद्दे भी पेश करेंगे? कुछ शोधकर्ताओं का मानना है कि रोबोटों को "दर्द जैसी" सिग्नलिंग प्रणाली की आवश्यकता नहीं है; अन्य आवाजें बताती हैं कि उच्च स्तर की अनुकूलनशीलता और मजबूती हासिल करने के लिए जैविक तंत्र उधार लेना सबसे कारगर तरीका हो सकता है। कार्यात्मक लाभों और "अति-मानवरूपता" के सामाजिक परिणामों के बीच संतुलन कैसे पाया जाए यह एक नई चुनौती बन गई है - खासकर यदि इस प्रकार की त्वचा कृत्रिम बुद्धिमत्ता द्वारा प्रबंधित "भावनात्मक प्रतिक्रिया" मॉड्यूल से जुड़ी है, तो यह मुद्दा अधिक संवेदनशील होगा।
फिलहाल यह तकनीक अभी शोध के प्रारंभिक चरण में है और व्यावसायीकरण से अभी भी दूर है। मौजूदा इलेक्ट्रॉनिक स्किन केवल एक सीमित क्षेत्र को कवर करती हैं। संपूर्ण मानवीय शरीर की सतह तक विस्तार करने के लिए, न केवल विनिर्माण प्रक्रिया में काफी सुधार करने की आवश्यकता है, बल्कि बिजली की खपत और डेटा प्रोसेसिंग में आने वाली बाधाओं को भी हल करना होगा। भविष्य का काम सेंसिंग कवरेज क्षेत्र का विस्तार करने और स्थायित्व में सुधार करने पर केंद्रित होगा। ये प्रमुख चरण यह निर्धारित करेंगे कि क्या यह नई प्रकार की रोबोट त्वचा प्रयोगशाला प्रोटोटाइप से वास्तविक अनुप्रयोग परिदृश्यों में स्थानांतरित हो सकती है।
रिपोर्टों के अनुसार, इस शोध के अकादमिक परिणाम नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में प्रकाशित किए गए हैं, और प्रासंगिक प्रेस विज्ञप्ति TechXplore और अन्य प्रौद्योगिकी मीडिया द्वारा रिपोर्ट की गई हैं।