Get best of the week

تعرف على السلحفاة الإلكترونية ، سلف رومبا

باستخدام خلية ضوئية ومستشعر لمس ومصباحين إلكترونيين ، قامت السلحفاة الآلية بتقليد تحركات الحيوانات الحقيقية.



قام عالم الفسيولوجيا العصبية جراي والتر بجمع هذه السلحفاة السيبرانية لشرح وظائف الدماغ ، وفي

شجرة عائلة الروبوتات ، كان أسلاف رومبا على الأرجح إلمر وإلسي ، زوج من السلاحف السبرانية اخترعها في عام 1940 عالم الفيزيولوجيا العصبية جراي والتر . يمكن للروبوتات "رؤية" بفضل خلية ضوئية دوارة توجهها إلى مصدر ضوء. إذا أصبح الضوء ساطعًا جدًا ، فقد تراجع وبدأ في استكشاف البيئة في اتجاه مختلف. عند الاصطدام بعائق ، جعل مستشعر اللمس السلاحف تعود وتغير الاتجاه. وهكذا ، استكشف Elmer و Elsie محيطهما.

كان والتر واحدًا من أوائل الباحثين في تخطيط كهربية الدماغ (EEG) - وهي تقنية لقراءة النشاط الكهربائي للدماغ باستخدام أقطاب كهربائية متصلة بفروة الرأس. من بين اختراقاته السريرية البارزة هو أول تشخيص لورم في الدماغ قام به EEG. في عام 1939 ، انضم إلى معهد الأعصاب الذي تم إنشاؤه حديثًا. عبء في بريستول ، إنجلترا ، كرئيس لقسم علم وظائف الأعضاء ، وعمل هناك حتى نهاية حياته المهنية.

تولد حركة نوربرت وينر السيبرانية حديقة حيوانات كاملة من مخلوقات Cybernetic


في أواخر الأربعينيات ، وقع والتر في مجتمع متزايد من العلماء المهتمين بعلم التحكم الآلي. عرف مؤسس هذا المجال نوربرت وينر علم التحكم الآلي بأنه "الدراسة العلمية للتحكم والتفاعل في أنظمة مثل الحيوانات أو الآلات". في الموجة الأولى من علم التحكم الآلي ، سعى الناس إلى تجميع الآلات التي تحاكي سلوك الحيوانات. تم لعب كلود شانون بفأر روبوت يدعى ثيسيوس ، قادر على المرور عبر المتاهات. قام William Ross Ashby بإنشاء Homeostat ، وهو جهاز يتكيف مع الإشارات الواردة ليبقى في حالة مستقرة.

كانت مساهمة والتر في هذه الحديقة الإلكترونية سلحفاة كهروميكانيكية ، بدأ العمل فيها في ربيع عام 1948 في وقت فراغه. كانت العينات الأولى غير دقيقة. في عام 1951 ، قام يو جي وارن الملقب بـ "الأرنب" ، وهو مهندس كهربائي في معهد بوردن ، بتجميع ست سلحفاة ذات جودة أفضل لـ والتر. أصبح اثنان منهم Elmer و Elsie - Grey يتألفان من هذه الأسماء من الاختصارات الخرقاء: ELectro MEchanical Robots ، Light Sensitive ، مع الاستقرار الداخلي والخارجي [الروبوتات الكهروميكانيكية الحساسة للضوء مع الاستقرار الخارجي والداخلي].


1950 لقطة من صور فوتوغرافية - يدخن والتر بينما تتجول إحدى سلحفاته الإلكترونية في غرفة المعيشة

اعتبر والتر نوعًا جديدًا من Elmer و Elsie Adam و Machina speculatrix [التعلم الآلي]. عكس التعيين العلمي طبيعة الدراسة أو البحث للروبوتات. كان لدى المخلوقات حالة حماية سلسة ورقبة طويلة ، لذلك حملها والتر إلى عائلة Linnean Testudo ، أي إلى السلاحف. قام بتوسيع نظام التسمية ، فأطلق على شانون ماوس ، مروراً بالمتاهات ، ومتاهة ماتشينا ، ومتجانسة أشبي - Homestat Machina sopora (آلية النوم).

هل أبدت السلاحف السبرانية في Grey Walter إرادة حرة؟


تحركت كل سلحفاة على ثلاث عجلات بواسطة محركين ، أحدهما مسؤول عن الحركة ، والثاني عن التوجيه. يتكون الدماغ من أنبوبين إلكترونين ، حسب والتر ، كانا يعادلان اثنين من الخلايا العصبية العاملة.

على الرغم من المعدات المحدودة ، وفقا لتصريحاته ، أظهرت السلاحف إرادة حرة. في عدد مايو 1950 من مجلة Scientific American ، وصف كيف أن الخلية الكهروضوئية في نهاية عنق السلحفاة تفحص البيئة بحثًا عن مصدر للضوء. تم توصيل الخلية الكهروضوئية بجهاز التوجيه ، وخلال البحث تحرك السلاحف في دوائر. قارن والتر هذا بإيقاع ألفا للنبضات الكهربائية للدماغ ، مروراً بالمناطق المرئية للدماغ وفي الوقت نفسه يرسل إشارات إلى العضلات التي تجعلها تتحرك.

في الغرفة المظلمة تجولت السلحفاة بلا هدف. عندما وجدت الضوء ، انتقلت مباشرة إلى مصدره. ولكن عندما تجاوز سطوع معين ، تراجعت. بمصدرين ، انتقلت هنا وهناك بينهما. وكتب والتر عن سلحفاة تغير سلوكها بين البحث والتراجع عن النور "مثل فراشة تسعى للحصول على شعلة".

لدى السلحفاة ضوء ملاحة خاص بها ، والذي يتم تشغيله عند البحث عن مصدر للضوء. في البداية ، كانت هناك حاجة فقط لإخبار المراقبين عن الفريق الذي يعالجه الروبوت ، ولكن كانت له عواقب غير متوقعة. إذا لاحظ إلمر نفسه في المرآة ، فسيبدأ في الاقتراب من الصورة حتى يصبح الضوء ساطعًا جدًا ، ثم يتراجع. في كتاب عام 1953 ، The Living Brain ، قارنه والتر بـ "النرجس البري الخرقاء".

إذا كان Elmer و Elsie في نفس الغرفة ورأوا ضوء بعضهم البعض ، فقد بدأوا في التحرك نحو المصدر ، واقتربوا ، ثم التفتوا إلى الجانب عندما اقتربوا جدًا. ووصف والتر ، الذي وصف بسهولة سلوك الآلات بمصطلحات بيولوجية ، رقصة الزواج التي لا يمكن لعشاق غير سعداء "تحقيق رغباتهم".



كانت هناك حاجة لقشرة السلحفاة ليس فقط لحماية دواخلها الكهروميكانيكية. إذا اصطدم الروبوت بعائق ، أجبره مستشعر الضغط على تشغيل الترس العكسي وتغيير الاتجاه. وبالتالي ، يمكن للروبوت دراسة بيئته ، كونه في الواقع أعمى.

كانت M. speculatrix تعمل ببطارية لمساعد السمع وبطارية 6 فولت ، وأنهت مغامراتها بسبب ترهل البطارية ، وذهبت إلى الحفرة. هناك يمكنها الاتصال بجهات الاتصال وإيقاف تشغيل المحركات وإعادة الشحن.

قام إلمر وإلسي برشقة في المهرجان البريطاني عام 1951


في صيف عام 1951 ، كان أداء Elmer و Elsie يوميًا في المعرض العلمي للمهرجان البريطاني لعام 1951. أقيم المهرجان في عدة مواقع في جميع أنحاء المملكة المتحدة ، وجذب الملايين من الزوار. اكتسبت السلاحف شعبية هائلة. شاهد الزائرون أفعالهم الغريبة أثناء تحركهم حول الزريبة ، والتحرك نحو مصادر الضوء والابتعاد عنها ، وتجنب العقبات في طريقهم. تم عرض سلحفاة ثالثة ذات درع شفاف في علبة عرض لإظهار هيكلها الداخلي والإعلان عن المكونات.

بينما فاجأ M. speculatrix الجمهور ، درس والتر الجيل التالي من هذا النوع. أظهر Elmer و Elsie بنجاح سلوكًا غير متوقع يمكن مقارنته بأبسط استجابة من الحيوانات للمنبهات ، لكنهما لم يتدربا على الخبرة. لم يكن لديهم ذاكرة ولا يمكنهم التكيف مع البيئة.

أطلق والتر على M. docilis سلحفته التجريبية التالية ، والتي تعني "مدربة" باللغة اللاتينية ، وحاول إنشاء روبوت يمكنه تقليد ردود الفعل المشروطة للحيوانات وفقًا لـ Pavlov. استخدم عالم النفس الروسي الكلاب والطعام والأصوات. استخدم والتر السلاحف الإلكترونية ، على ضوء وصافرة. قام بتدريب السلاحف M. docilis على إدراك صوت الصفارة بنفس طريقة الضوء ، وبدأت السلحفاة تنتقل إلى الصوت حتى في غياب الضوء.

نشر والتر نتائجه على M. docilis في مقال آخر لـ Scientific American ، آلة التعلم . تحتوي المقالة الثانية على الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام للمهندسين الكهربائيين ، على وجه الخصوص ، مخططات الدوائر ومناقشة فنية للمشكلات التي تنشأ عند إنشاء الروبوتات ، على سبيل المثال ، تضخيم صوت الصفارة ، الضروري بسبب ضجيج المحركات.


تعود إحدى السلاحف إلى الحفرة لإعادة شحن البطاريات

كان دماغ M. docilis هو مخطط CORA (التناظرية الانعكاسية المشتركة ، "تناظرية من ردود الفعل المشروطة") ، والتي اعترفت بالوصول المتكرر للإشارات المتزامنة على قنوات مختلفة - على سبيل المثال ، الضوء والصوت المعترف بهما في وقت واحد. بعد إصلاح عدد معين من التكرار ، من 10 إلى 20 قطعة ، قامت CORA بعمل اتصالات مع السلوك الناتج ، الذي وصفه والتر بأنه منعكس مشروط. يمكن لـ CORA تعلم السلوك ونسيانه. إذا قام المشغل بمضايقة السلحفاة دون تشغيل الضوء في نفس الوقت الذي يصدر فيه الصوت ، فإن CORA قضت على الاتصال القائم بين الأحداث.

في نهاية المقال ، اعترف والتر بأنه بينما سيكون من الواقعي إجراء تجارب مستقبلية مع عدد كبير من الدوائر وإشارات الإدخال ، فإن تكلفة التعقيد ستكون انخفاضًا في الاستقرار. ونتيجة لذلك ، أدرك العلماء أن محاكاة السلوك وفهم ردود الفعل على العديد من المحفزات أمر معقد للغاية.

بعد إنشاء CORA ، توقف والتر عن تجربة السلاحف الآلية ، ولم يبدأ أحد في مواصلة بحثه. كما لاحظ المؤرخ أندرو بيكرينغ في كتابه لعام 2009 الدماغ Cybernetic Brain ، "لا تزال CORA موردا غير مكتشف في تاريخ علم التحكم الآلي."

إرث والتر حي في سلحفاته. قام Ruben Hogget بتجميع مجموعة قيمة من معلومات أرشيفية عن سلاحف والتر ، والتي يمكن العثور عليها على موقعه على شبكة الإنترنت حديقة حيوانات Cybernetics ."تم بيع ثلاث سلحفاة من المهرجان البريطاني بالمزاد العلني ، وأعطاهم مالكها الجديد ، ويس كلوتربوك ، أسماء سلو ومو وشان. ثم دمرت سلحفتان بالنيران ، لكن تلك التي كانت لها غلاف شفاف ، تبرعت عائلة كلاترباك لمؤسسة سميثسونيان. على قيد الحياة حتى يومنا هذا السلاحف من الست الأولى ، التي أنشأتها "هير" من قبل وارن ، يتم تخزينها في متحف العلوم في لندن ، وهي الآن معروضة في معرض "إبداع العالم الحديث".

More articles:


All Articles