Robot har lært at huske selv – forskerteam har oversat lillehjernens processer

af i POV Business/Videnskab

POV BUSINESS // TEKNOLOGI – Fremtidens robotter vil være i stand til både at tilpasse sig ændringer i omgivelserne og selv lære nye opgaver baseret på en oversættelse af lillehjernens processer, hvor robotternes styresystemer er i stand til fx at kunne huske bevægelser. Det kan få positive konsekvenser for indsatsen mod Parkinsons Sygdom.

En forskergruppe på DTU Elektro med adjunkt Silvia Tolu i spidsen har udviklet et nyt bio-inspireret kontrolsystem til robotter, der tager udgangspunkt i den menneskelige lillehjerne.

Det er fra lillehjernen, vores bevægelser styres og tilpasses omgivelserne, både i forhold til at sætte de rette muskler i bevægelse, når vi for eksempel skal gå, og i forhold til at lave de nødvendige justeringer, så vi kan fortsætte gangen, selvom underlaget ændrer sig eller gynger som på et skibsdæk.

Når et lille barn skal lære at gå, skal der meget træning til, før det lykkes – og undervejs lærer barnets lillehjerne, hvad der bringer det nærmere målet, og hvad der hindrer det. Den egenskab har vi tilført robotten, så dens motor bliver selvlærende

”Vi har oversat lillehjernens mange processer til et ’ingeniørsystem’, hvor vi har kombineret de biologiske mekanismer med traditionelle kontrolteknikker til styring af robotter. På den måde kan vi gøre robotten i stand til både at beherske bevægelser og samtidig tilpasse sig ændringer i omgivelserne,” forklarer Silvia Tolu.

Et af de forsøg, forskerne har gennemført, er sket med en muserobot, der har et muskel- og skeletsystem. Den blev sat til at gå på to rullende bånd, et til de to ben i venstre side af robotten og et til de to højre ben.

Herefter blev tempoet på det højre bånd skruet op, og robotten justerede automatisk gangparametrene for at stabilisere bevægelsen. Disse foreløbige resultater bekræfter de resultater, der er fundet under lignende forsøg med rigtige mus og mennesker.

Silvia Tolu er ikke i tvivl om, at robotter med mere bløde og tilpassede bevægelser vil være en gevinst for fremtidens robotanvendelse. Det vil eksempelvis kunne øge sikkerheden, når robotter og mennesker arbejder sammen side om side, så det ikke kun er mennesket, der skal tilpasse sig robottens bevægelser, det modsatte kan også finde sted.

Robot lærer selv nyt

Det åbner for helt nye muligheder for anvendelsen af robotter, at styresystemet er baseret på efterligningen af lillehjernens evne til at kunne huske bevægelser.

”Ved hjælp af machine learning-teknikker er det lykkedes os at gøre robotter i stand til at modtage en besked og derefter selv finde ud af, hvordan den skal løse opgaven. Her udnytter vi lillehjernens evne til at kunne lære af sine fejl, så den opnår den ønskede handling,” siger Silvia Tolu.

Næste skridt for Silvia Tolus forskning er at undersøge, hvordan robotter kan anvendes i forståelsen og behandlingen af hjernesygdomme som Parkinsons sygdom

”Tænk eksempelvis på et lille barn, der skal lære at gå. Her skal der meget træning til, før det lykkes – og undervejs lærer barnets lillehjerne, hvad der bringer det nærmere målet, og hvad der hindrer det. Den egenskab har vi tilført robotten, så dens motor bliver selvlærende.”

I et af forskernes forsøg har det vist sig, at en selvlærende robotarm laver flere fejl i starten, når den bliver bedt om at bevæge sig i en 8-tals form. ‘

Til gengæld bliver det samlede antal fejl hos robotten, der bliver kontrolleret af en simpel lillehjerne-funktionalitet hurtigt markant mindre. Efter en kort oplæringsperiode målte forskernes således 30 procent færre fejl i 8-tallerne end hos robotter med traditionel styring.

Genoptræning af patienter med Parkinsons sygdom

Næste skridt for Silvia Tolus forskning er at undersøge, hvordan robotter kan anvendes i forståelsen og behandlingen af hjernesygdomme som Parkinsons sygdom.

”Det kan eksempelvis være i genoptræningen, hvor robotter kan bidrage til at erstatte eller styrke lillehjernens funktioner hos patienterne.”

“For at nå det mål skal kontrolsystemet udvides til at omfatte andre områder i hjernen, særlig basalganglierne. Samspillet mellem lillehjernen og basalganglierne er afgørende for at kunne forstå Parkinsons sygdom,” forklarer Silvia Tolu.

Viden om hjernen har været væsentlig for, at DTU-forskerne som nogle af de første i verden har kunnet lave et nyt bio-inspireret styresystem til robotter baseret på lillehjernens funktioner.

Silvia Tolus forsøg med robotter giver dog også nyttig viden til hjerneforskere, der kan hjælpe med at bekræfte eller afkræfte teser om hjernens funktioner. Hvis robotten ikke er i stand til at handle som forventet under givne omstændigheder, kan det bidrage til nye hypoteser eller indsigt i den menneskelige hjerne.


Denne artikel er en lettere redigeret udgave af originalen, som stammer fra POV’s mediepartner, DTU. Originalen kan læses her.


Kontakt:

Silvia Tolu

Adjunkt
DTU Elektro
45 25 39 28


Topillustration: DTU Elektro.

Anne Kirsten Frederiksen er uddannet i historie fra Københavns Universitet og kommunikation fra RUC. Hun har hele sit arbejdsliv arbejdet med kommunikation på stort set alle tænkelige måder.
Hun har været ansat i erhvervsorganisationer, i fødevareministeriet, på et kommunikationsbureau og er nu kommunikationspartner på Danmarks største tekniske universitet, DTU.
Anne elsker at skrive og fortælle den gode historie, lige gyldigt om den handler om fødevarer, finans eller forskning.
Anne er gift og har tre voksne børn. Hun elsker at bevæge sig og cykler dagligt mindst 20 km, medmindre det sner. Nyheder, gode bøger og musicals hører også til hendes yndlingsbeskæftigelser.

Seneste artikler om POV Business