अन्वेषकहरूले एक कृत्रिम सेन्सरी तंत्रिका प्रणाली विकसित गरेका छन् जसले मानव शरीरको जस्तै जानकारी प्रशोधन गर्न सक्छ र यसले प्रभावकारी रूपमा कृत्रिम अंगहरूलाई स्पर्शको भावना दिन सक्छ।
हाम्रो शरीरको सबैभन्दा ठूलो अंग, हाम्रो छाला पनि सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण छ किनकि यसले हाम्रो सम्पूर्ण शरीरलाई ढाक्छ, हाम्रो शरीरको तापक्रम नियन्त्रण गर्छ र हामीलाई हानिकारक बाह्य कारकहरू जस्तै सूर्य, असामान्य तापक्रम, कीटाणुहरू आदिबाट बचाउँछ। हाम्रो छालाले उल्लेखनीय रूपमा खिच्न सक्छ र आफैलाई मर्मत गर्न सक्छ। छाला पनि महत्त्वपूर्ण छ किनभने यसले हामीलाई स्पर्शको भावना प्रदान गर्दछ जसको माध्यमबाट हामी निर्णय गर्न सक्षम हुन्छौं। छाला हाम्रो लागि एक जटिल संवेदन र संकेत प्रणाली हो।
प्रकाशित भएको एक अध्ययनमा विज्ञानस्ट्यानफोर्ड विश्वविद्यालय र सियोल नेशनल युनिभर्सिटीका प्रोफेसर जेनान बाओको नेतृत्वमा अनुसन्धानकर्ताहरूले एउटा कृत्रिम सेन्सरी स्नायु प्रणाली को लागी "कृत्रिम छाला" बनाउन को लागी एक ठूलो कदम हुन सक्छ प्रोस्थेटिक्स अंगहरू जसले संवेदना पुनर्स्थापित गर्न सक्छ र सामान्य छालाको आवरण जस्तै काम गर्न सक्छ। यस अध्ययनको चुनौतीपूर्ण पक्ष हाम्रो छालालाई प्रभावकारी रूपमा नक्कल गर्ने तरिका थियो जसमा धेरै अद्वितीय गुणहरू छन्। हाम्रो छालाले स्मार्ट जस्तै काम गर्ने तरिका नक्कल गर्न सबैभन्दा गाह्रो हुने विशेषता हो संवेदी सञ्जाल जसले सबैभन्दा पहिले मस्तिष्कमा संवेदनाहरू पठाउँछ र हाम्रो मांसपेशीहरूलाई तुरुन्त निर्णयहरू गर्न रिफ्लेक्स मार्फत प्रतिक्रिया दिन आदेश दिन्छ। उदाहरणका लागि, एउटा ट्यापले कुहिनाको मांसपेशीहरू तानिन्छ, र यी मांसपेशीहरूमा भएका सेन्सरहरूले न्यूरोनको माध्यमबाट मस्तिष्कमा आवेग पठाउँछन्। त्यसपछि न्यूरोनले सान्दर्भिक synapses लाई संकेतहरूको श्रृंखला पठाउँछ। हाम्रो शरीरमा रहेको सिन्याप्टिक नेटवर्कले मांसपेशीहरूमा अचानक खिचिएको ढाँचालाई पहिचान गर्छ र एकैसाथ दुईवटा संकेतहरू पठाउँछ। एउटा संकेतले कुहिनाको मांसपेशीहरू रिफ्लेक्सको रूपमा संकुचित हुन्छ र दोस्रो संकेत मस्तिष्कमा जान्छ यो संवेदनाको बारेमा जानकारी गराउन। घटनाको यो सम्पूर्ण क्रम सेकेन्डको लगभग एक अंशमा हुन्छ। यो जटिल जैविक संवेदी तंत्रिका तंत्रहरूको नक्कल गर्न न्युरोनको नेटवर्कमा सबै कार्यात्मक तत्वहरू सहित अझै पनि चुनौतीपूर्ण छ।
अद्वितीय संवेदी तंत्रिका तंत्र जसले वास्तविक "नक्कल" गर्दछ
अन्वेषकहरूले मानव स्नायु प्रणालीले कसरी काम गर्छ भनेर नक्कल गर्न सक्ने अनौठो संवेदी प्रणाली सिर्जना गरेका छन्। शोधकर्ताहरूले डिजाइन गरेको "कृत्रिम तंत्रिका सर्किट" ले केही सेन्टिमिटर नाप्ने समतल, लचिलो पानामा तीनवटा कम्पोनेन्टहरू एकीकृत गर्दछ। यी घटकहरू व्यक्तिगत रूपमा पहिले वर्णन गरिएको छ। पहिलो घटक एक स्पर्श छ सेन्सर जसले बल र दबाब पत्ता लगाउन सक्छ (मिनी पनि)। यो सेन्सर (बाट बनेको जैविक पोलिमर, कार्बन नानोट्यूब र सुन इलेक्ट्रोड) दोस्रो घटक, लचिलो इलेक्ट्रोनिक न्यूरोन मार्फत संकेतहरू पठाउँछन्। यी दुबै कम्पोनेन्टहरू पहिले नै एउटै शोधकर्ताहरूले विकास गरेको परिवर्धित र सुधारिएको संस्करण हुन्। यी दुई कम्पोनेन्टहरू मार्फत उत्पन्न र पास गरिएका सेन्सरी सिग्नलहरू तेस्रो कम्पोनेन्टमा डेलिभर गरिन्छ, एक कृत्रिम सिनेप्टिक ट्रान्जिस्टर जुन मस्तिष्कमा मानव सिनेप्स जस्तै मोडेल गरिएको हुन्छ। यी तीनवटै कम्पोनेन्टहरू मिलेर काम गर्नुपर्छ र अन्तिम प्रकार्य प्रदर्शन गर्नु सबैभन्दा चुनौतीपूर्ण पक्ष थियो। वास्तविक जैविक synapses रिले संकेतहरू र भण्डारण जानकारी जुन निर्णय लिन आवश्यक छ। यो सिनेप्टिक ट्रान्जिस्टरले कृत्रिम स्नायु सर्किट प्रयोग गरेर सिनेप्टिक ट्रान्जिस्टरमा इलेक्ट्रोनिक संकेतहरू प्रदान गरेर यी कार्यहरू "सम्पादन" गर्दछ। तसर्थ, यो कृत्रिम प्रणालीले कम-शक्ति संकेतहरूको तीव्रता र आवृत्तिको आधारमा सेन्सर इनपुटहरू पहिचान गर्न र प्रतिक्रिया गर्न सिक्छ, जसरी जीवित शरीरमा जैविक सिनेप्सले गर्छ। यस अध्ययनको नवीनता यो हो कि कसरी यी तीन अलग-अलग कम्पोनेन्टहरू जुन पहिले थाहा थियो पहिलो पटक एक संयोजन प्रणाली प्रदान गर्न सफलतापूर्वक एकीकृत गरियो।
अन्वेषकहरूले यस प्रणालीको रिफ्लेक्सहरू उत्पन्न गर्न र स्पर्श अनुभव गर्ने क्षमताको परीक्षण गरे। एउटा प्रयोगमा तिनीहरूले आफ्नो कृत्रिम स्नायुलाई काक्रोचको खुट्टामा जोडे र तिनीहरूको टच सेन्सरमा सानो दबाब दिए। इलेक्ट्रोनिक न्यूरोनले सेन्सर सिग्नललाई डिजिटल सिग्नलमा रूपान्तरण गर्यो र तिनीहरूलाई सिनेप्टिक ट्रान्जिस्टरबाट पार गर्यो। यसले टच सेन्सरमा दबाब बढ्ने वा घटेको आधारमा साङ्लोको खुट्टा फरफराउँछ। त्यसोभए, यो कृत्रिम सेटअपले निश्चित रूपमा ट्विच रिफ्लेक्स सक्रिय गर्यो। दोस्रो प्रयोगमा, अन्वेषकहरूले ब्रेल अक्षरहरू छुट्याउन सक्षम भएर विभिन्न स्पर्श संवेदनाहरू पत्ता लगाउन कृत्रिम तंत्रिकाको क्षमता प्रदर्शन गरे। अर्को परीक्षणमा तिनीहरूले विभिन्न दिशाहरूमा सेन्सरमाथि सिलिन्डर घुमाए र गतिको सही दिशा सही रूपमा पत्ता लगाउन सक्षम भए। यसरी, यो यन्त्रले वस्तु पहिचान र बनावट पहिचान, ब्रेल पढ्ने र वस्तुहरूको किनाराहरू छुट्याउन जस्ता राम्रो स्पर्श जानकारी प्रशोधन सुधार गर्न सक्षम छ।
कृत्रिम संवेदी तंत्रिका तंत्रको भविष्य
यो कृत्रिम तंत्रिका टेक्नोलोजी धेरै प्रारम्भिक चरणमा छ र आवश्यक जटिलता स्तरमा पुगेको छैन तर कृत्रिम छालाको आवरण बनाउनको लागि ठूलो आशा दिएको छ। यो स्पष्ट छ कि त्यस्ता "कभरिंगहरू" लाई ताप, कम्पन, दबाब र अन्य बल र संवेदनाहरू पत्ता लगाउन उपकरणहरू पनि आवश्यक पर्दछ। तिनीहरूसँग लचिलो सर्किटहरूमा इम्बेड गर्ने राम्रो क्षमता हुनुपर्दछ ताकि तिनीहरूले मस्तिष्कसँग प्रभावकारी रूपमा इन्टरफेस गर्न सक्छन्। हाम्रो छालाको नक्कल गर्न, उपकरणमा थप एकीकरण र कार्यक्षमता हुनु आवश्यक छ जसले यसलाई थप स्थिर र भरपर्दो बनाउनेछ।
यो कृत्रिम तंत्रिका प्रविधि प्रोस्थेटिक्सको लागि वरदान हुन सक्छ र एम्प्युटहरूमा संवेदनाहरू पुनर्स्थापित गर्न सक्छ। थ्रीडी प्रिन्टिङ टेक्नोलोजी उपलब्ध र थप जवाफदेही रोबोटिक्स प्रणालीका कारण प्रोस्थेटिक उपकरणहरूले वर्षैपिच्छे धेरै सुधार गरेका छन्। यी स्तरवृद्धिहरूको बावजुद, आज उपलब्ध प्रायजसो कृत्रिम उपकरणहरू धेरै नराम्रो तरिकाले नियन्त्रण गर्नुपर्दछ किनभने तिनीहरूले मस्तिष्कसँग राम्रो सन्तोषजनक इन्टरफेस प्रदान गर्दैनन् किनभने विशाल मानव स्नायु प्रणालीको जटिलताहरू समावेश गर्न नसक्दा। यन्त्रले प्रतिक्रिया दिँदैन र यसरी बिरामीले धेरै असन्तुष्ट महसुस गर्छ र तिनीहरूलाई ढिलो वा ढिलो खारेज गर्छ। यस्तो कृत्रिम तंत्रिका टेक्नोलोजी सफलतापूर्वक प्रोस्थेटिक्समा समाहित हुँदा प्रयोगकर्ताहरूलाई स्पर्श जानकारी प्रदान गर्नेछ र बिरामीहरूलाई अझ राम्रो अनुभव प्रदान गर्न मद्दत गर्नेछ। रिफ्लेक्स र टच सेन्सको शक्ति प्रदान गरेर विभिन्न अनुप्रयोगहरूको लागि छाला-जस्तो सेन्सरी न्यूरल नेटवर्कहरू बनाउने दिशामा यो यन्त्र ठूलो कदम हो।
***
{तपाइँले उद्धृत स्रोत(हरू) को सूचीमा दिइएको DOI लिङ्कमा क्लिक गरेर मूल अनुसन्धान पत्र पढ्न सक्नुहुन्छ}
स्रोत (हरू)
Yeongin K et al। 2018. एक बायोइन्स्पायर्ड लचिलो कार्बनिक कृत्रिम अभिवाही तंत्रिका। विज्ञान. https://doi.org/10.1126/science.aao0098
