Не бейте робота, он всё запомнит. У машин появились «нервы», которые ноют после травм

Исследователи из Северо-Восточного педагогического университета Китая разработали мягкие электронные «болевые нервы», способные наделить роботов рефлексами, похожими на человеческие. Эти искусственные нервы умеют различать разную интенсивность давления, а не просто фиксировать его наличие или отсутствие. Более того, после «травмы» они становятся чувствительнее, а по мере «заживления» постепенно успокаиваются — в точности как настоящие.

Большинство современных сенсоров для роботов работают по бинарному принципу: есть касание или нет. Они не запоминают воздействие и легко выходят из строя при повреждении. Человеческие же нервы устроены иначе: они «кодируют» силу боли, остаются особенно чувствительными после травмы и со временем возвращаются в норму. Именно это позволяет нашему телу защищать повреждённые ткани.

В основе новой разработки лежат мемристоры — электронные компоненты, сопротивление которых зависит от того, что с ними происходило раньше. Это важно, потому что нейроны тоже помнят прошлые воздействия. Однако обычные мемристоры переключаются лишь между двумя состояниями. Новые же имеют 16 стабильных уровней — как диммер вместо обычного выключателя. Каждый уровень соответствует определённой интенсивности боли: от полного её отсутствия до лёгкой, умеренной, сильной и так далее.

Для создания нервов учёные использовали желатин — тот самый белок, что содержится в коллагене. Он проводит ионы подобно живым тканям и способен самовосстанавливаться при нагревании. Ионы магния движутся внутри желатина, формируя крошечные проводящие пути. Эти пути образуются поэтапно, обеспечивая те самые 16 уровней чувствительности. В результате датчик давления преобразует физическое воздействие в электрический сигнал, который может запустить ответную реакцию — например, сокращение мышцы.

Исследователи даже подключили новый нерв к седалищному нерву мыши. Сенсор успешно вызвал мышечную реакцию — настоящую рефлекторную дугу без участия мозга. Для «заживления» желатин нужно нагреть до 60 °C, что небезопасно для живых существ, но вполне подходит для роботов.

Впрочем, цель разработки — не научить роботов страдать. Речь идёт о безопасности и долговечности машин. Такие нервы помогут роботам защищать себя во время работы и, возможно, даже «учиться» на опыте, избегая опасных воздействий — примерно как это делают дети. Технология также может найти применение в протезах, которые будут реагировать на прикосновения пропорционально силе воздействия.

Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.