處理器是計算機的大腦——一個經(jīng)常被引用的短語。但是處理器的工作方式與人腦有著根本的不同。晶體管通過電子信號進行邏輯運算。相比之下，大腦與神經(jīng)細胞(即所謂的神經(jīng)元)一起工作，這些神經(jīng)細胞通過生物傳導路徑(即所謂的突觸)相連。在更高的層次上，大腦使用這種信號來控制身體并感知周圍環(huán)境。當感知到某些刺激時，身體/大腦系統(tǒng)的反應——例如，通過眼睛、耳朵或觸覺——是通過學習過程觸發(fā)的。例如，孩子們學會不要兩次接觸熱爐：一個輸入刺激導致一個具有明確行為結果的學習過程。
與馬克斯普朗克聚合物研究所 Paul Blom 部門組長 Paschalis Gkoupidenis 合作的科學家們現(xiàn)在以簡化的形式應用了通過經(jīng)驗學習的基本原理，并使用所謂的有機神經(jīng)形態(tài)電路引導機器人穿過迷宮.這項工作是埃因霍溫大學、斯坦福大學、布雷西亞大學、牛津大學和 KAUST 大學之間的廣泛合作。
“我們想使用這個簡單的設置來展示這種‘有機神經(jīng)形態(tài)設備’在現(xiàn)實世界中的強大功能，”Gkoupidenis 小組和 TU Eindhoven(van de Burgt 小組)的博士生 Imke Krauhausen 說，并且科學論文的第一作者。
為了實現(xiàn)機器人在迷宮內的導航，研究人員將來自環(huán)境的傳感信號輸入到智能自適應電路中。迷宮走向出口的路徑在每個迷宮相交處以視覺方式指示。最初，機器人經(jīng)常會誤解視覺符號，從而在迷宮中做出錯誤的“轉彎”決定，交叉并迷失了出去的路。當機器人做出這些決定并遵循錯誤的死胡同時，不鼓勵通過接收糾正刺激來做出這些錯誤的決定。例如，當機器人撞到墻壁時，矯正刺激會通過連接到機器人的觸摸傳感器感應的電信號直接施加到有機電路上。隨著實驗的每次后續(xù)執(zhí)行，機器人逐漸學會在相交處做出正確的“轉彎”決策，即避免接受糾正性刺激，經(jīng)過幾次嘗試后，它找到了走出迷宮的路。這個學習過程只發(fā)生在有機自適應電路上。
“我們很高興看到機器人可以通過在一個簡單的有機電路上學習，在跑了幾次之后穿過迷宮。我們在這里展示了第一個非常簡單的設置。然而，在遙遠的未來，我們希望有機神經(jīng)形態(tài)設備也可用于本地和分布式計算/學習。這將為現(xiàn)實世界的機器人技術、人機界面和即時診斷應用開辟全新的可能性。用于快速原型設計和教育的新型平臺，在交叉點材料科學和機器人技術，也有望出現(xiàn)。”格庫皮迪尼斯說。
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