РОБОТОТЕХНИКА

КОЛИЧЕСТВО НЕЙРОНОВ У ЧЕЛОВЕКА

Поскольку робот предназначен для моделирования функцио нирования, по крайней мере, некоторых сторон нервной деятель ности человека, полезно привести число нейронов у человека [3] (табл. 2.1).

Необходимо отметить, что эти величины не могут быть опре­делены с большой степенью точности, поэтому приводятся здесь скорее для сравнения, чем для непосредственного инженерного использования. Мы не ставим себе целью дать точные обобщенные данные; заметим только, что произзедение максимальной пропуск­ной способности мозга в 50 бит/с па среднюю продолжительность жизни, скажем 70 лет, дает величину 10го, т. е. того же порядка, что и количество клеток в мозге. Интересно отметить, что в сред­нем на каждое нервное волокно приходится около 100 рецеп­торов и 3000 нейронов центральной нервной системы. Кандель считает, что пропускная способность организма человека соста­вляет 107 бит/с [36].

Согласно Маккалоку, мы не сможем заставить робот произво­дить какие-либо вычисления, даже самые простые, в 100 парал­
лельных каналах одновременно и при этом требовать согласован­ности в работе, как это происходит в нервной системе живот­ных [53]. Отсюда маловероятно, чтобы вычислитель какого-либо робота мог нормально функционировать при таком многообразии условий, с которыми приходится сталкиваться человеческому организму *.

Требуя согласованной работы нервных волокон, мы значи­тельно увеличиваем вероятность того, что выходной сигнал дей­ствительно соответствует некоторому входному сиг­налу, а не просто шуму или помехе. За опреде­ленность организм распла­чивается информацией.

Глаз передает мозгу лишь сотую долю информации, которую получает. Одна­ко вероятность того, что передаваемая в мозг ин­формация носит случай­ный характер, ничтожно мала и равна 2~100. В этом и состоит преимущество отсеивания информации в отношении 100 : 1 при передаче ее от глаза в мозг.

Интересно привести следующее сравнение между зрительной и слуховой системами человека [4, 5]:

Зрительная Слуховая система система

Количество рецепторов на 1 волокно. . 130 1

» нейронов в первичной коре 538-!0e 100-!О6

» волокон на 1 клетку коры 1 : 538 1 : 3000

Интерес представляет также количество различных уровней сенсорных сигналов, которые могут поступать в центральную нервную систему от тех или иных периферических рецепторов и различаться человеком. Это количество, как правило, изме­няется от 3 до 9, хотя возможны и большие вличины [28].

Заметим, что в настоящее время используется несколько видов протезных сенсорных устройств, причем некоторые из заложенных в них принципов представляют интерес для робото­техники. В качестве примера можно привести алфавит Брейля для общения со слепыми и вибротактильные устройства для связи через рецепторы кожи [34].

* В настоящее время успехи в построении больших интегральных схем поз­воляют надеяться на создание надежных и быстродействующих вычислительных структур (Прим. ред.).

2 Дж. Ф. Янг

Основной задачей рефлекторной деятельности человека и животного является самосохранение. Желательно наделить робот подобной рефлекторной способностью, обеспечивающей его жиз­неспособность. Например, тепловые датчики в кисти руки робота, быстро срабатывая могут воздействовать непосредственно на конечностно-двигательную систему. Это позволит при необходи­мости включить рефлекс отвода конечности и обеспечить ее за­щиту от повреждения. Для такого рефлекторного действия нет необходимости использовать путь, проходящий через всю нерв­ную систему, ибо для защиты необходима быстрая реакция. Было показано, что рефлекторную деятельность такого рода можно наделить способностью к ассоциированию в центральной нервной системе робота с другими, нерефлекторными входами центральной нервной системы [59].

Тем не менее на рефлекторную деятельность робота наклады­вается важное ограничение, которого нет в организме животного. Согласно гипотетическим Законам робототехники, необходимо предусмотреть, чтобы рефлекторные действия роботов не причи­няли вреда человеку. Пусть уж лучше рефлекторное действие нанесет повреждение роботу, чем человеку. В некоторых случаях это пожелание будет нелегко осуществить.

Следует отметить, что применение средств, обеспечивающих быстрый отвод конечностей робота, затрудняет использование устройств, экономящих энергию батарей питания, например червячной передачи, которая позволяет сохранять усилие сжатия без расходования энергии [6].