общ

Децата на роботи: учените прилагаха "естествен подбор" в роботиката. Тя работи!

Бактериите го правят. Вирусите го правят. Червеи, бозайници, дори пчели - всеки го прави. Всяко живо същество на Земята се възпроизвежда, независимо дали е безсеквен (скучен) или сексуален (забавен) метод. Роботите не го правят. Машините, изработени от стомана, не се интересуват много от възпроизвеждането. Но може би те могат да научат. Учените от областта на еволюционната роботика се опитват да накарат машините да се адаптират към света и в крайна сметка да се възпроизвеждат като биологични организми.

Например, някой ден двама роботиособено добре адаптирани към определена среда, те могат да комбинират своите гени (ОК, код), за да създадат с помощта на 3D принтер малък детски робот, който ще има силата на своите двама предци. Ако този подход работи, той може да доведе до появата на роботи, които се конструират, създавайки перфектно адаптирани морфологии и поведения, за които човешките инженери никога не са мечтали.

Робот деца

Изглежда странно и малко тревожно, ноеволюционната роботика вече е ангажирана с такива фантастични проекти. Австралийските инженери, например, са разработили роботизирани крака миналата година, като първоначално генерират 20 форми. По време на виртуалната симулация те провериха колко добре всеки от тях ще ходи по различни повърхности, т.е. те провериха „пригодността“ по отношение на оцеляването на най-силния. След това взеха най-добрите изпълнители и ги „споели”, за да произведат подобни крака - т.е. Изследователите го правят отново и отново, поколение след поколение и създават крака, които са чудесно приспособени за ходене на твърда почва, на чакъл или на вода. Проектите са луди - като хора от дърво, танци от Fortnite (добре за солидна земя) и странно деформирани крака на слон (полезни за вода).

Каква е основната идея? Традиционно, когато инженерите започват да проектират роботи, те са склонни да използват стари идеи. Защо роверите имат шест колела? Тъй като машините с шест колела са работили добре на Марс и преди. Въпреки това, може би дизайнерите са пропуснали нещо. Красотата на еволюцията е, че тя непрекъснато се сблъсква с безумни идеи. Никой, например, не е разработил гъбички за проникване и контролиране на мравки в тропическите гори - тази необичайна стратегия се появи благодарение на генерирането на случайни мутации и естествения подбор.

Както в природата, това ще определят мутациитееволюцията на роботи. Вариантността е различна. Когато две тела правят дете, гените им се обединяват, но мутациите също проникват в тях, което може да доведе до появата на уникални черти на детето, като леко променен модел на крилата. Такива мутации правят потомството повече или по-малко адаптирано към специфичната среда. Ако това е неблагоприятна мутация, животното не се възпроизвежда толкова ефективно (или не се възпроизвежда изобщо), и тези мутантни гени не се предават на следващото поколение.

Вижте какво прави ученият в тази областКомпютри Gush Aiben от Амстердамския свободен университет. Той взема два сравнително прости робота, състоящи се от свързани модули, и ги комбинира, комбинирайки своите "геноми", които носят информация, да речем, за оцветяване. Също така добавя шум към тази комбинация от данни, които имитират биологична мутация, като леко променят потомството, така че тя не е просто смес от родители. „Един родител е напълно зелен, а другият е напълно син“, казва Ейбън. „Детето ще има някои модули сини, някои зелени, а главата е бяла. Това е мутационен ефект. "

И с тази промяна се появява нов вид.творчество в роботизирания дизайн. „Това ви дава разнообразие и възможност да изследвате областите, в които обикновено не влизате“, казва изследователят Дейвид Хауърд, който разработва развиваща се система от крака и наскоро публикува работа по еволюционната роботика в Nature Machine Intelligence. "Едно от нещата, които правят естествената еволюция мощна, е идеята, че тя наистина може да адаптира съществото към неговата среда."

Идеята е роботите да се адаптиратпо-различна ниша в определена среда. Да предположим, че имате нужда от робот, който може самостоятелно да изследва джунглата. Това означава, че той се нуждае от алгоритми, които контролират как той се движи през растителността, както и морфология, която е подходяща за гъсти гори (следователно, няма ротори). Първо трябва да моделирате тази среда за навигация, да изберете и да изберете онези роботи, които работят най-добре, и след това да проектират леко модифицирани физически машини въз основа на това.

"В резултат на това имаме много малки роботи,които са прости и евтини за производство, ”казва Хауърд. - Ще ги изпратим, а други ще са по-добри от други. Ако роботът не се върне, тогава той "не пасва" - естествен подбор в действие. Тези, които се справят, ще започнат ново поколение, което автоматично ще бъде пуснато на 3D-принтера. Така се развиват роботизирани видове. Хауърд смята, че подобни системи ще се разпространят след 20 години.

Между другото, за 3D принтери

Материалите, от които ще бъдат изработени тези роботи,представляват малък проблем. „Ако 3D печатането се развива по-бързо, тази идея ще се превърне в реалност, но модерните принтери работят много бавно“, казва Хуан Кристобал Жагал, който изучава еволюционната роботика в Чилийския университет. И двете машини и печатни материали са много скъпи. Но 3D принтери вече могат да работят с различни материали, включително метал, и това ще ги направи по-бързи и по-евтини.

Като цяло, обхватът и обхватът имроботите до голяма степен ще зависят от това как тези еволюционни системи показват креативност при работа с материали. Като правят обикновени роботи, инженерите знаят кои материали да се използват, от метал в двигатели до въглеродни влакна в крайниците - и това знание се е развило в продължение на десетилетия на изследвания. Въпреки това, еволюционните роботи откриват нов подход към използването на материалите. Може би един пластмасов крак би бил по-добър, когато се ходи в определена среда от въглеродни влакна. Ако роботът оцелее, то има нещо в комбинацията от компоненти и материали, което го прави подходящ за работа, или, в еволюционен смисъл, в неговата ниша.

"Може би, ако се появи нов клас материали, ние можем просто да го включим и да изберем", казва Хауърд. - Човешкият дизайнер ще освободи много време.

Смятате ли, че еволюционните роботи имат бъдеще? Нека да обсъдим в нашия чат в Telegram.