فرض کنید در مسیری کوهستانی حرکت می کنید و در چند متری خود سنگ بزرگی می بینید. مسلما مسیر حرکت خود را اندکی تغییر داده و از کنار آن عبور می کنید، اما همین تصمیم گیری ساده برای بسیاری از ربات ها کار دشواری است. با وجود پیشرفت های بسیار زیاد در صنعت رباتیک، هنوز هم بسیاری از آنها از انجام برخی از ساده ترین اموری که ما انسان ها در زندگی روزانه خود انجام می دهیم، عاجز هستند.

مغز انسان در هر لحظه انبوهی از داده های تصویری را دریافت می کند و با پردازش فوق العاده سریع آنها می تواند تصمیمات درستی اتخاذ کرده و برای نمونه مسیر درست و دارای موانع کمتر را انتخاب کند، اما چگونه می توانیم ربات هایی با قابلیت مغز انسان طراحی کنیم؟

طراحی ربات هایی با قابلیت پردازش حجم زیادی از اطلاعات و تصمیم گیری مشابه انسان، همیشه یکی از رویاهای بشر در حوزه صنعت رباتیک بوده است. تاکنون تلاش های زیادی در این زمینه به انجام رسیده، اما شاید مهم ترین شیوه برای دستیابی به این مهم را باید در تغییر پردازنده مرکزی ربات ها دانست.

پردازنده، مغز دیجیتالی یک ربات

ربات ها برای پردازش اطلاعات مختلف دریافتی از طریق حسگرهای خود به چیزی مشابه مغز انسان نیاز دارند. این بخش از ساختار ربات را واحد پردازنده می نامند. امروزه بیشتر ربات ها از «واحد پردازنده مرکزی» (CPU) استفاده می کنند، واحد پردازنده مرکزی همان چیزی است که در رایانه و لپ تاپ ما هم وجود دارد و به نوعی مغز آن محسوب می شود، اما این قطعات می تواند حجم محدودی از اطلاعات را دریافت و پردازش کند و روی هم رفته عملکرد محدودی دارد.

اما نوع دیگری از واحدهای پردازنده مرکزی وجود دارد. این واحدها در اصطلاح «واحد پردازنده گرافیکی» (GPU) نامیده می شود. این پردازشگرها از توانایی انجام چند عملیات به صورت همزمان و البته دریافت حجم بالایی از داده ها برخوردارند. به کلامی دیگر واحد پردازنده گرافیکی شباهت بیشتری به مغز انسان دارد.

البته مغز انسان تفاوتی اساسی با رایانه ها دارد و آن هم حجم داده های پردازش شده در آن است. با وجود این که مغز انسان برخی محاسبات را میلیاردها بار کندتر از رایانه انجام می دهد، حجم داده هایی که مغز هر لحظه دریافت می کند، بسیار بیشتر از رایانه است.

از آنجا که واحد پردازنده گرافیکی تا همین اواخر بسیار گرانقیمت بود، کاربردی در صنعت رباتیک هم نداشت. با این حال نیاز بشر به طراحی ربات های هوشمندتر، گروهی از دانشمندان را به سمت بهره گیری از این نوع پردازنده در ربات ها سوق داد.

گروهی متشکل از دانشمندان عصب شناس و کارشناسان رباتیک، شرکتی دانش بنیان را به نام «نورالا» (Neurala) تاسیس کردند که برای نخستین بار از واحد پردازنده گرافیکی به عنوان مغز ربات استفاده می کند. طبق اعلام این دانشمندان ربات هایی که با این فناوری ساخته می شود سرعتی ده برابر ربات های معمولی خواهد داشت.

طراحی ربات هایی با قابلیت پردازش حجم زیادی از اطلاعات و تصمیم گیری مشابه انسان، همیشه یکی از رویاهای بشر در حوزه صنعت رباتیک بوده است اما شاید مهم ترین شیوه برای دستیابی به این مهم را باید در تغییر پردازنده مرکزی ربات ها دانست

ربات کوچکی که به فناوری پردازش گرافیکی مجهز است روی سطحی مشابه سطح سیاره مریخ مورد آزمایش قرار گرفت. در این آزمایش مشخص شد این ربات می تواند بسرعت موانع پیش روی خود را شناسایی کند و مسیر مناسب و کم دردسرتر را بیابد. پردازشگر این ربات به شکل لحظه ای اطلاعات تصویری موجود را بررسی می کند و به این ترتیب توانمندی آن از ربات های معمولی که فقط می تواند از یک نقطه به نقطه دیگر برود، فراتر است. شاید در آینده بتوان از ربات هایی نظیر این ربات جدید برای کاوش روی سطح مریخ استفاده کرد.

هدف شرکت نورالا طراحی ربات هایی است که می تواند از توانایی مغز انسان برای شناسایی اجسام، اندوختن تجربه و تصمیم گیری مستقل برخوردار باشد. در حقیقت چنین ربات هایی دارای کارکردی مستقل است و بدون نیاز به کاربر می تواند تصمیمات مناسب را اتخاذ کند.

چشم ربات

سیستم تصویری ربات جدید با توجه به برخی ویژگی های چشم انسان طراحی شده است. در شبکیه چشم انسان بخشی به نام «گودی مرکزی» (fovea) قرار دارد که انبوهی از گیرنده های تصویری در آن موجود است و به این ترتیب تصویر بسیار روشن و شفافی از صحنه مقابل و اطراف را مشاهده می کنیم. درواقع با نگاه کردن به نقطه ای در روبه رو، تصویری جامع از اطراف را نیز دریافت می کنیم.

سیستم تصویری این ربات جدید هم عملکردی مشابه دارد و برخلاف سیستم های قبلی که به بررسی تک تک اجسام و موارد موجود می پرداخت، فقط به یک نقطه متمرکز شده و تصویر جامعی از محیط اطراف آن را پدید می آورد.

به این ترتیب نه فقط اطلاعات تصویری لازم برای ربات فراهم می شود، بلکه حجم این اطلاعات و نیز زمان لازم برای تهیه آن به طور محسوسی کاهش می یابد.

این توانایی پردازش اطلاعات تصویری سبب می شود ربات نورالا بتواند به اموری فراتر از رفتن از یک نقطه به نقطه ای دیگر بپردازد. برای نمونه این ربات در مسیر حرکت خود می تواند نوع سنگ های موجود را شناسایی کرده یا به دنبال نشانه های وجود آب یا دیگر مواد معدنی باشد.

جالب اینجاست که پیشرفته ترین مریخ، پیمایی که تاکنون ساخته شده یعنی «مریخ پیمای کیوریسیتی» عملکرد مستقلی ندارد و از سوی کارشناسان ناسا کنترل می شود. از آنجا که ابزارهای فضایی بسیار گرانقیمت است، سازمان های فضایی باید نهایت سعی خود را کنند تا کمترین آسیب به این تجهیزات وارد شود، اما با توجه به احتمال افزایش سفرهای تجاری به فضا، می توان انبوهی از ربات های ارزان قیمت تر را نیز به فضا ارسال کرد در این صورت ربات هایی با قابلیت های مشابه مغز انسان، بهترین گزینه برای این منظور خواهد بود.

هوانوردی بدون حضور انسان

طراحی و ساخت هواپیماهای بدون سرنشین یکی از حوزه های فناوری است که بویژه در چند سال اخیر بشدت مورد توجه قرار گرفته است. اکنون این هواپیماها از توانایی های محدودی همانند بسیاری از ربات ها برخوردارند. با این حال در صورت مجهز ساختن آنها به پردازنده هایی با قدرت بیشتر (نظیر واحد پردازنده گرافیکی) می توان گستره عملکرد آنها را به طور قابل توجهی گسترش داد.

ربات ها و تلفن های همراه هوشمند

در طراحی و ساخت ربات ها می توان از تلفن های همراه هوشمند بخوبی بهره گرفت. امروزه این دسته از تلفن ها از قابلیت پردازش بسیار بالایی برخوردارند. سیستم طراحی شده توسط نورالا از چند رایانه قدرتمند بهره می گیرد. با این حال کارشناسان این شرکت قصد گنجاندن امکان بهره گیری از تلفن های همراه هوشمند در ربات های خود را دارند. به گفته مدیر این شرکت، تا چند سال آینده این امکان مهیا خواهد شد.

اکنون شرکت نورالا نرم افزاری آزمایشی طراحی کرده که روی آیفون نصب می شود و به این ترتیب با اتصال سیستم تصویری ربات به این تلفن، ربات می تواند از قابلیت پردازشی این دستگاه استفاده کند. شاید در آینده ای نه چندان دور تلفن های همراه هوشمند بتوانند به عنوان مغز ربات های ساده به کار گرفته شوند.

از مریخ تا زمین

با این که هدف نورالا ساخت ربات هایی هوشمند و مستقل برای کاوش روی مریخ عنوان شده است، اما مدیر این شرکت بر این باور است که کاربردهای این دسته از ربات ها در نهایت بیشتر روی زمین خواهد بود تا مریخ. انجام فعالیت هایی نظیر عملیات امداد و نجات، کاوش در مناطق آلوده و خطرناک را فقط باید بخشی از قابلیت های گسترده ربات های مستقل و هوشمند در آینده دانست