Robot Lego dengan 'Otak' Belajar Memecahkan Teka-teki Labirin

Nationalgeographic.co.id—Pada musim dingin 1997, Carver Mead memberi kuliah tentang topik yang tidak biasa bagi seorang ilmuwan komputer: The nervous systems of animals, such as the humble fly.

Mead, seorang peneliti di California Institute of Technology, menggambarkan idenya sebelumnya untuk sistem pemecahan masalah elektronik yang terinspirasi oleh sel-sel saraf, sebuah teknik yang ia dijuluki "neuromorphic".

Seperempat abad kemudian, para peneliti telah merancang perangkat komputasi neuromorfik berbasis karbon—pada dasarnya otak robot organik—yang dapat belajar menavigasi labirin.

Sebuah chip neuromorfik mengingat informasi dengan cara yang sama seperti yang dilakukan hewan. Ketika otak mempelajari sesuatu yang baru, sekelompok neuronnya mengatur ulang koneksi mereka sehingga mereka dapat berkomunikasi dengan lebih cepat dan mudah. Seperti pepatah umum dalam ilmu saraf, "Neuron yang menyala bersama-sama terhubung bersama." Ketika sebuah chip neuromorfik belajar, ia memasang kembali sirkuit listriknya untuk menyimpan perilaku baru seperti yang dilakukan otak untuk menyimpan memori.

Ide komputasi mirip otak telah ada sejak lama. Tetapi Paschalis Gkoupidenis dari Institut Max Planck untuk Penelitian Polimer di Mainz, Jerman, dan tim peneliti neuromorfiknya adalah pionir dalam membuat teknologi ini dari bahan organik.

Guna membangun chip mereka, para peneliti menggunakan rantai panjang molekul berbasis karbon yang disebut polimer, yang lunak dan, dalam beberapa hal, berperilaku mirip dengan jaringan hidup. Untuk membiarkan bahan mereka membawa muatan listrik seperti neuron nyata, yang hemat energi dan beroperasi dalam media berair, para ilmuwan melapisi bahan organik dengan gel yang kaya ion. Ini memberikan "lebih banyak derajat kebebasan untuk meniru proses biologis," kata Gkoupidenis.

Sebelumnya, beberapa peneliti yang bekerja dengan kelompok Max Planck pada studi baru telah menunjukkan bahwa polimer organik dapat merekam aspek keadaan masa lalu mereka. Temuan ini menunjukkan bahwa polimer dapat "mengingat" informasi tertentu, seperti urutan belokan yang diperlukan untuk menavigasi labirin. Jadi dalam penyelidikan baru-baru ini, tim menggunakan bahan organik untuk membuat transistor—perangkat pengalih daya dan sinyal—dan mengaturnya menjadi sebuah sirkuit.

"Chip otak" yang dihasilkan dapat menerima sinyal sensorik dan menggunakannya untuk beradaptasi dengan rangsangan lingkungan. Setelah mempelajari cara bergerak, rangkaian dapat mengirimkan perintah motor yang tepat ke badan robot. Para peneliti menggambarkan pekerjaan mereka di Science Advances bulan lalu.

Setelah anggota tim merancang chip otak robot organik mereka, labirin tampak seperti situasi dunia nyata yang sempurna untuk mengujinya. Ini karena keberhasilan atau kegagalan menjadi jelas: jika robot menyelesaikan labirin, ia telah mempelajari sesuatu dengan jelas—dan “jika tidak, maka ia tidak belajar,” jelas rekan penulis studi Yoeri van de Burgt dari  Eindhoven University of Technology di Belanda.

Tim memilih robot mainan komersial yang disebut Lego Mindstorms EV3, yang memiliki dua sensor input untuk mendaftarkan sinyal sentuhan dan "penglihatan" dan dua roda untuk bergerak. Para ilmuwan melengkapi mainan dengan chip mereka, yang dapat mengontrol arah di mana roda bergerak. Kemudian mereka merancang labirin dua meter persegi yang tampak seperti sarang lebah dua dimensi, penuh dengan persimpangan jalan potensial, dan melepas robot di dalamnya.

Di setiap perempatan, mesin berbelok ke kanan secara default. Tetapi setiap kali akhirnya menabrak dinding samping, ia menerima "tamparan di hidung", seperti yang dikatakan van de Burgt.