De Technische Universiteit Eindhoven heeft een primeur: het ontwikkelde een neuromorfe robot die ook autonoom kan bewegen. Neuromorf betekent dat de bot de hersens simuleert. Hij is getest op zijn beweegvaardigheden door hem in een doolhof neer te zetten en daar kwam hij goed uit.
Normaliter wordt een doolhof ingezet om muizen en ratten te testen, maar het blijkt ook voor robots een zeer geschikte methode om te zien hoe het met hun motorische én denkskills is. Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven hebben de handen ineengeslagen met het Max Planck Instituut in Mainz en een robot gemaakt die functioneert zoals ons eigen brein.
Het klinkt misschien raar: waarom is het knap dat een robot uit een doolhof kan komen, want de gemiddelde robotstofzuiger brengt met gemak een hele kamer in kaart om daar doorheen te komen. Wel, robotstofzuigers zijn een stuk minder slim dan dit exemplaar en deze is speciaal ontwikkeld om minder stroom te verbruiken. Het is op dit moment één van de grote problemen van algoritmes: het kost enorm veel stroom om ze te trainen.
De onderzoekers wilden dus niet alleen kijken of ze een goede robot konden bouwen, maar ook of deze energiezuinig kon zijn. In ons brein werken de verbindingen tussen geheugen en verwerking zo goed samen, dat er helemaal niet zoveel energie wordt gebruikt. Dat moet de robot ook kunnen! En dat blijkt te lukken. De robot heeft ook een soort neuronen die met elkaar communiceren via synapsen. Die synapsen worden steeds sterker als er meer informatie doorheen stroomt, precies zoals in ons brein.
“In ons onderzoek hebben we dit model gebruikt om een robot te ontwikkelen die in staat is om te leren bewegen door een labyrint,” legt Imke Krauhausen uit, promovendus aan de faculteit Mechanical Engineering van de TU/e. “Net zoals een synaps in een muizenbrein wordt versterkt telkens wanneer het beestje de juiste kant opgaat in een doolhof, wordt ons apparaat ‘getuned’ door een bepaalde hoeveelheid elektriciteit toe te dienen. Door de weerstand in het apparaat te manipuleren, verander je de spanning die de motoren aanstuurt. Die bepalen op hun beurt of de robot naar rechts of naar links draait.”
De robot heet Mindstorms EV3 en is gemaakt door… LEGO! Hij is voorzien van twee wielen en sensoren en is verder niet een heel knappe robot, maar hij doet wel wat hij moet doen: een doolhof van 2 vierkante meter doorkruisen. Eerst werd hij steeds in het doolhof gezet en verteld wat hij moest doen, maar vervolgens sloeg hij dat dus zelf in het brein op, zoals wij dat ook doen. Uiteindelijk duurde het 16 keer voordat hij uit zichzelf de uitgang wist te vinden.
Een deel van het succes van de robot ligt in de unieke integratie van sensoren en motoren, aldus Krauhausen, die voor dit onderzoek nauw samenwerkte met het Max Planck Instituut voor Polymeeronderzoek in Mainz. “Deze sensorimotorische integratie, waarbij zintuig en beweging elkaar versterken, is ook heel erg hoe de natuur werkt, dus dit is wat we hebben geprobeerd na te bootsen in onze robot.” Met succes dus!
Dat succes komt onder andere door polymeer, een materiaal dat niet alleen heel stabiel is, maar ook toestanden kan vasthouden. Het gedrag blijft hierdoor beter hangen dan wanneer er bijvoorbeeld silicium wordt gebruikt. Bovendien is het organisch, wat een grote plus is bovenop de bepaald niet organische LEGO. Polymeer kan daardoor ook biomedisch worden gebruikt en worden geïntegreerd met echte zenuwcellen.
En dat is mede waarom dit ‘grappige’ onderzoek veel belangrijker is: als je je hand verliest door een ongeluk, dan kan een apparaat zoals deze aan je arm kunnen koppelen met daaraan je bionische hand. Ook kunnen neuromorfe computers goed edge computen. Dat is een vorm van rekenen waarbij de data van de sensoren buiten de cloud wordt opgeslagen en dus minder stroom verbruiken. Maar vooralsnog moet er nog flink worden getest en daar is Krauhausen met haar team nog lang niet mee klaar.
