أسرع روبوت قيد التشغيل في العالم يتعلم تسلق الجبال

يحاكي الباحثون القواعد العصبية للتكيف مع الحركة

تشغيل الروبوت Runbot © Bernstein Centers for Neurosciences
قراءة بصوت عال

إنه الأسرع من نوعه ، لكن في الوقت نفسه يمكنه الاقتحام على القمم: RunBot ، من بين جميع الآلات الديناميكية لصاحب الرقم القياسي العالمي في الحركة السريعة ، وسّع ذخيرته. مع عين الأشعة تحت الحمراء ، يتعرف الروبوت قيد التشغيل على ما إذا كان هناك منحدر أمامه ويقوم بضبط مشية الشاقة بدقة بالغة. لقد تم الآن محاكاة الأساس العصبي لهذا التكيف من قبل فريق من العلماء باستخدام برنامج تمارين "التعلم".

تماما مثل الإنسان ، يميل الجزء العلوي من جسمه إلى الأمام ويجعل خطوات أصغر. فريق من العلماء برئاسة الأستاذ الدكتور. قام Florentin Wörgötter بمحاكاة الأساس العصبي لهذا الأداء التكيفي بمساعدة برنامج حركة "التعلم". يتم تقديم نتائج هذا البحث في مركز بيرنشتاين للعلوم العصبية الحاسوبية في جامعة غوتنغن من قبل PLoS Biology Computational Biology في عددها الإلكتروني الصادر في 13 يوليو 2007.

مشية الإنسان هي أعجوبة التنسيق. يجب تنسيق زاوية مفاصل الركبة وسرعة أرجوحة الورك ومركز ثقل الجزء العلوي من الجسم والعديد من العناصر الأخرى للحركة بدقة. عند القيام بذلك ، يتكيف البشر مع الظروف الخارجية المختلفة. على الجليد ، يعمل بشكل مختلف عن الأرض الصلبة ، صعودًا بخلاف الجبل.

التحكم في الحركة أمر هرمي

"إن قدرة الروبوت على التحول من المشية إلى المشية في ومضة دون تعثر تستند إلى التنظيم الهرمي للتحكم في الحركة ، والذي يشبه قدرة البشر" ، يوضح البروفيسور الدكتور ميد. فلورنتين وورغوتر ، رئيس المجموعة البحثية في مركز بيرنشتاين للعلوم العصبية الحاسوبية في جامعة غوتنغن. في دراسة نشرت الآن في علم الأحياء الحسابي PLoS ، أبلغ الباحثون عن نتائجهم.

اتضح أن تسلسل الحركات على المستويات الهرمية السفلى يتم دفعه تدريجياً للأمام بواسطة المستشعرات الطرفية. تضمن دوائر التحكم عدم امتداد المفاصل ، والخطوات الأخرى تتخذ الخطوة التالية بمجرد هبوط القدم. فقط عندما يتعين تعديل المشية ، تتدخل مستويات أعلى من التنظيم: في البشر ، يكون الدماغ هو التفاعل مع الخلايا العصبية ذات الشبكات القوية. في روبوت المشي ، تُطلق إشارة من الأشعة تحت الحمراء عملية التكيف هذه عبر شبكة عصبية قائمة على الكمبيوتر ، وإن كانت بنية أبسط بكثير. عرض

تعلم من الاخطاء

يتيح التنظيم الهرمي للتحكم في الحركة تحقيق التغيير في المشية عن طريق تغيير بعض المعلمات - يتم ضبط الأحجام المتبقية تلقائيًا بواسطة دوائر التحكم المستقلة. في أول محاولة لتسلق الجبال ، يميل RunBot للخلف. لم يتعلم بعد كيف يتفاعل مع ما تراه "عينه" من خلال برنامج تمرين تم تغييره.

على غرار الأطفال ، يتعلم RunBot من عيوبه ؛ بهذه الطريقة ، يتم توسيع الترابط العصبي بين التحكم في العين والحركة. فقط عند وجود هذا الاتصال ، يمكن التحكم في طول الخطوة ووضع الجسم عن طريق الإشارة التي يتم تشغيلها بصريًا. مع وجود جبل شديد الانحدار ، فإن برنامج حركة الروبوت قيد التشغيل قوي ، مع تغير الجبل الضحل قليلاً فقط.

(مراكز بيرنشتاين للعلوم العصبية الحاسوبية ، 16.07.2007 - NPO)