Nuevo Sentido del Tacto para Robots

Científicos chinos desarrollaron una matriz de neuronas de impulsos con fusión multimodo (MFSN), que puede detectar diferentes formas, temperaturas y pesos al igual que la percepción multisensorial de los seres humanos, logrando un gran avance y contribuyendo al desarrollo futuro de la robótica inteligente, así lo anunció la Academia China de Ciencias (CAS).

 1. Figura 1. Robot con el sentido del tacto.

La investigación, realizada por científicos del Instituto de Microelectrónica (IME) de la CAS y la Universidad de Fudan y se publicó en la revista académica de ciencia de materiales Advanced Materials.

 Figura 2. Publicación de hallazgos en Advanced Materials.

¿Cómo ayudará MFSN a mejorar la robótica?

Según la investigación, la detección fusionada multimodo en el sistema somatosensorial ayuda al ser humano a obtener propiedades integrales de los objetos y hacer juicios precisos sobre los mismos, del mismo modo el MFSN puede lograr una percepción multisensorial similar a la humana que ayuda a las personas a determinar las propiedades de los objetos y hacer juicios precisos.

Sin embargo, la construcción de tales sistemas multisensoriales con tecnología convencional de metal, óxido y semiconductores presenta serios desafíos de integración de dispositivos y complejidad de circuitos. El nuevo MFSN desarrollado por científicos chinos, con una estructura compacta para lograr una percepción multisensorial similar a la humana, integra heterogéneamente un sensor de presión para procesar la presión y un memristor basado en NbOx (óxido de niobio) para detectar la temperatura, dijeron los investigadores.

Los memristores pueden imitar las funciones de la sinapsis biológica, donde simultáneamente pueden almacenar el peso y modular la señal transmitida. Aclaremos que un Memristor es un resistor capaz de variar el valor de su resistividad automáticamente en función de la corriente que circula a través, además de esta cualidad, también debería ser capaz de mantener dicho valor aún cuando la corriente ha dejado de circular repentinamente. El Memristor opera como un resistor variable que, al suprimir su polarización mantiene su último valor óhmico, es decir, posee memoria no volátil. Sus propiedades lo han transformado en un importante objeto de estudio en áreas como: memorias no volátiles, redes neuronales y circuitos lógicos (Leon Chua, 1971).

 Figura 3. Comparación sentido del tacto a) Sistema táctil humano b) sistema táctil MFSN

Obviamente el sentido del tacto humano va más allá, como por ejemplo determinar la textura o la dureza de un objeto, pero este es un buen inicio.

Con este nuevo MFSN, la información analógica multisensorial se puede fusionar en un tren de impulsos, mostrando excelentes capacidades de compresión y conversión de datos. Tanto la información de presión como la de temperatura se distinguen de los impulsos fusionados al desacoplar las frecuencias y amplitudes de las señales de salida, lo que respalda la percepción táctil multimodal, según la investigación.

En la figura 3b, se fabrica una matriz MFSN de 3 × 3 y los patrones de frecuencia fusionados se alimentan a una red neuronal de impulsos (SNN) para mejorar el reconocimiento de patrones. Se simula una matriz MFSN más grande para clasificar objetos con diferentes formas, temperaturas y pesos, lo que valida la viabilidad de las MFSN para aplicaciones prácticas, dijeron los investigadores.

Por lo tanto, los MFSN de prueba de concepto permiten la construcción de sistemas sensoriales multimodales y contribuyen al desarrollo futuro de robótica altamente inteligente, ya que los hallazgos científicos pueden ayudar aún más a construir sistemas sensoriales multimodales y utilizarse para aplicaciones prácticas, agregaron los investigadores.

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Julio/2022.

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