211service.com
Rottehjernet robot
Steve Potters splinternye robot ville formentlig aldrig klare sig i anden runde af Battlebots . På størrelse med et kaffekrus glider den cylindriske robot hen over en rund meterstor kravlegård på en tilsyneladende kaotisk sti. Men denne robot er en tænker, ikke en fighter, og den tænker med et netværk af neuroner, der er udtaget fra rotteembryoner, der befinder sig et par meter væk på en elektrodeaktiveret siliciumchip.
Enheden, som Potter kalder en hybrot, er i bund og grund en rottestyret robot og markerer det første tilfælde, hvor dyrkede neuroner er blevet brugt til at styre en robotmekanisme. Og selvom hybrotens bevægelser kan forekomme mindre end yndefulde, kan den opnåede viden føre til computerchips baseret på biologiske systemer - og måske endda til computere, der inkorporerer biologiske komponenter. Sådanne computere kan en dag lære, reparere sig selv og udføre visse opgaver - såsom diktering - hvor binært-baserede systemer er elendige. Jeg bygger hele min karriere på, at der er en verden af nye egenskaber i disse neurale netværk, som vi ikke ved noget om, siger Potter, der er professor i biomedicinsk ingeniørvidenskab ved Georgia Institute of Technology.
I sit eksperiment placerer Potter en dråbe opløsning indeholdende tusindvis af rotteneuronceller på en siliciumchip, der er indlejret med 60 elektroder forbundet til en forstærker. De elektriske signaler, som cellerne affyrer mod hinanden, opfanges af elektroderne, som så sender det forstærkede signal ind i en computer. Computeren videresender til gengæld dataene trådløst til robotten.
Robotten manifesterer derefter denne neuronale aktivitet med fysisk bevægelse, hver af dens bevægelser er et direkte resultat af neuroner, der taler med neuroner. Og robotten sender også information tilbage til cellerne. Udstyret med lyssensorer modtager robotten input om sin placering i kravlegården fra infrarøde signaler langs grænserne.
Disse nærhedsdata sendes tilbage gennem computeren og ind i cellerne som elektriske impulser. På den ene side optager vi aktivitet fra cellerne og bruger dem til at styre motorerne i robotten, og på den anden side tager vi sensoriske input fra robotten og omsætter det til stimuli for cellerne i skålen, siger Potter. Hele denne feedback-loop tager mindre end en tiendedel af et sekund. Grundlæggende har vi taget disse celler i en skål og givet dem en krop tilbage.
Potter registrerer mønstrene for neural signalering over lange perioder med et højhastighedskamera. Han leder efter beviser for, at cellerne lærer af feedbacken, og han har observeret, at nogle stimuli faktisk forårsager ændringer i hjernecellerne, der varer i flere dage. Hjernen udvikler sig bestemt, siger han.
Ifølge Rolf Pfeifer, professor i datalogi ved Universitetet i Zürich, Schweiz, kan dette arbejde have konsekvenser for konstruktion af selvhelbredende computersystemer. Det neurale substrat har denne evne til selvreparation og enorm plasticitet, som stadig mangler i standardteknologiske systemer, siger Pfeifer. Så jeg kan forestille mig, at når du har computerapplikationer, hvor nogle aspekter virkelig kræver adaptiv adfærd, kan du måske kombinere biologiske substrater med standardteknologi.
I øjeblikket bruger Steven DeWeerth, professor i elektroteknik ved Georgia Tech, Potters resultater til at bygge faktiske kredsløb i silicium, selvom dette arbejde stadig er foreløbigt. Potter kan se, at viden opnået fra denne forskning også fører til gennembrud i urløse eller asynkrone chips-chips, der ikke fungerer i overensstemmelse med den metronomiske rytme af et internt ur.
For nu studerer Potter stadig det symbiotiske forhold mellem hans dyrkede celler og hybroten. Det varer måske ikke længe, før disse levende netværk begynder at føre til ideer, som computerdesignere ikke vil være i stand til at ignorere.