Neurorobotik für intelligente Informationsverarbeitung
Das Gehirn weist eine einzigartige funktionale Plastizität auf, die von keinem bestehenden künstlichen System nachgeahmt werden kann. Dies betrifft insbesondere seine Fähigkeit zur Leistungsanpassung aufgrund von Erfahrungen. Aufgrund dieser Herausforderung konzentrierten sich die Arbeiten innerhalb des Forschungsprojekts NEUROBIT auf die Nutzung dieser außergewöhnlichen Eigenschaften des Gehirns für die Steuerung sensomotorischen Verhaltens eines künstlichen Körpers, der sich in einer sich verändernden Umwelt bewegt. Es wird erwartet, dass die Forschungsergebnisse neue Wege eröffnen, um neurobiologisch konstruierte Einheiten für die intelligentere Informationsverarbeitung zu nutzen. Die Untersuchung der Art und Weise, wie künstliche Systeme Informationen kodieren, kann zukünftig ebenfalls die Entwicklung neuer Systeme bereichern. Zu diesem Zweck wurden neue Instrumente und Technologien entwickelt, um lebende neuronale Netze von Säugetierembryonen in vitro mit externen Geräten wie Robotern bidirektional zu verbinden. Das lebende Netzwerk wird chronisch an einen mobilen Roboter gekoppelt, so dass eine Echtzeitverbindung entsteht. Das Versuchsgerät könnte in elektrophysiologischen Experimenten in geschlossenen Schleifen auf Populations- oder Organismusebene eingesetzt werden. Die Anwendungen wurden auf der Grundlage von Standardapplikationen für Hardwaretools zur schnellen Prototypisierung von Echtzeitsteuerung und Hardware-in-the-Loop implementiert. Die Anordnung besteht aus zwei Computern; ein PC läuft auf einem Betriebssystem in Echtzeit und ist durch eine Ethernetverbindung mit dem anderen PC verbunden, der als Front-End-Computer für das Experiment dient. Die Steuerschleife hat eine Frequenz von 10kHz; dieselbe Frequenz wird zur Aktualisierung der Robotersteuerung verwendet. Das System kann gleichzeitig die neuronalen Signale von bis zu 32 Aufzeichnungsstellen sammeln. Ein dritter PC könnte zusätzlich für Videoaufnahmen eingesetzt werden, um die Bewegungslinien des Roboters in Echtzeit zu dokumentieren und eine Beurteilung der Roboterleistung online bereitzustellen. Zu der implementierten Software gehört ein Archiv von allgemeinen Kodierungs- und Dekodierungsmodulen für bidirektionale neurale Schnittstellen, das als allgemeines Hilfsmittel für den Entwurf und die Entwicklung von Prototyp-Schnittstellen dient. Weitere Informationen finden Sie unter: http://www.bio.dibe.unige.it/neurobit.htm(öffnet in neuem Fenster)
