Děti robotů: vědci aplikovali "přirozený výběr" v robotice. Funguje to!

Bakterie to dělají. Viry to dělají. Červi, savci, dokonce včely - všichni to dělají. Každá živá věc na Zemi je reprodukována bez ohledu na to, zda se jedná o sexuální (nudnou) nebo sexuální (zábavnou) metodu. Roboty ne. Stroje z oceli se příliš nezajímají o reprodukci. Ale možná se mohou naučit. Vědci z oblasti evoluční robotiky se snaží, aby se stroje přizpůsobily světu a nakonec se samy reprodukovaly jako biologické organismy.

Například jednoho dne dva robotyobzvláště dobře přizpůsobené určitému prostředí, mohou kombinovat své geny (ok, kód) s pomocí 3D tiskárny malý dětský robot, který bude mít sílu svých dvou předků. Pokud tento přístup funguje, může to vést ke vzniku robotů, kteří se sami konstruují a vytvářejí dokonale přizpůsobené morfologie a chování, o nichž se nikdy nesnilo.

Robot děti

Vypadá to zvláštní a trochu znepokojující, aleevoluční robotika se již zabývá takovými fantastickými projekty. Inženýři z Austrálie například v loňském roce vyvinuli robotické nohy, nejdříve náhodně vytvořili 20 forem. Během virtuální simulace zkontrolovali, jak dobře by každý z nich chodil na různých površích, tj. Kontrolovali „vhodnost“ z hlediska přežití nejschopnějších. Pak vzali ty nejlepší výkony a „spárovali“ je, aby produkovali podobné nohy - to znamená děti. Výzkumníci to dělali znovu a znovu, generace po generaci, a vytvořili nohy, které byly nádherně uzpůsobeny pro chůzi na tvrdém terénu, na štěrku nebo na vodě. Projekty jsou bláznivé - jako lidé ze dřeva, tančící tance z Fortnite (dobré pro pevnou půdu) a podivně deformované sloní nohy (dobré pro vodu).

Jaká je hlavní myšlenka? Tradičně, když inženýři začínají navrhovat roboty, mají tendenci používat staré nápady. Proč mají rovers šest kol? Protože šestileté stroje fungovaly na Marsu dobře. Možná, že návrháři něco vynechali. Krása evoluce je, že se neustále dostává do šílených myšlenek. Nikdo například nevyvinul houbu, která by pronikla a kontrolovala mravence v deštném pralese - tato neobvyklá strategie vznikla díky generování náhodných mutací a přirozenému výběru.

Stejně jako v přírodě budou určovat mutacevývoj robotů. Důležitá je variabilita. Když dva organismy dělají dítě, jejich geny se spojí, ale mutace také proniknou do nich, který může vést k vzhledu v dítěti jedinečných rysů, takový jako mírně upravený vzor na křídlech. Tyto mutace dělají potomstvo více či méně přizpůsobené specifickému prostředí. Pokud se jedná o nepříznivou mutaci, zvíře se nereprodukuje tak efektivně (nebo se vůbec neprodukuje) a tyto mutantní geny nejsou předány další generaci.

Podívejte se, co vědec dělá na poliPočítače Gush Aiben z Amsterdamské svobodné univerzity. Vezme dva relativně jednoduché roboty, skládající se z propojených modulů, a kombinuje je, kombinuje jejich "genomy", které nesou informace, řekněme, o barvení. To také přidává hluk k této kombinaci dat, která napodobuje biologickou mutaci, mírně mění potomstvo tak, že to není jen směs rodičů. „Jeden rodič je zcela zelený, druhý je úplně modrý,“ říká Eiben. „Dítě bude mít nějaké moduly modré, zelené, ale hlava je bílá. To je mutační efekt. “

A s touto změnou se objeví nový druh.kreativita v robotickém designu. „Poskytuje vám rozmanitost a příležitost prozkoumat oblasti designu, které obvykle nevstoupíte,“ říká výzkumník David Howard, který vyvinul vyvíjející se systém nohou a nedávno publikoval referát o evoluční robotice v programu Nature Machine Intelligence. "Jednou z věcí, která dělá přirozený vývoj mocným, je myšlenka, že dokáže skutečně přizpůsobit stvoření svému okolí."

Cílem je, aby se roboti přizpůsobilipodobným způsobem. Předpokládejme, že potřebujete robot, který může nezávisle prozkoumat džungli. To znamená, že potřebuje algoritmy, které řídí, jak se pohybuje vegetací, stejně jako morfologii, která je vhodná pro husté lesy (tedy žádné rotory). Nejprve musíte modelovat toto prostředí pro navigaci, vybrat a vybrat ty roboty, které práci vykonávají nejlépe, a pak na tomto základě navrhnout mírně upravené fyzické stroje.

„V důsledku toho máme spoustu malých robotů,které jsou jednoduché a levné, “říká Howard. "Pošleme je a někteří budou lepší než ostatní." Pokud se robot nevrátí, pak se "nevejde" - přirozený výběr v akci. Ti, kdo se vyrovnávají, zahájí novou generaci, která bude automaticky uvolněna na 3D tiskárně. Tak se vyvíjejí robotické druhy. Howard věří, že takové systémy budou rozšířeny za 20 let.

Mimochodem, o 3D tiskárnách

Materiály, ze kterých budou tito roboti vyrobeni,představují malý problém. „Pokud se 3D tisk vyvíjí rychleji, tato myšlenka se stane skutečností, ale moderní tiskárny pracují velmi pomalu,“ řekl Juan Cristobal Zagall, který studuje evoluční robotiku na University of Chile. Stroje i tištěné materiály jsou velmi drahé. 3D tiskárny však již mohou pracovat s různými materiály, včetně kovů, což je činí rychlejšími a levnějšími.

Obecně platí, že rozsah a rozsah těchtoroboti budou do značné míry záviset na tom, jak tyto evoluční systémy projevují kreativitu při práci s materiály. Tím, že dělají obyčejné roboty, inženýři vědí, které materiály používat, od kovu v motorech k uhlíkovým vláknům v končetinách - a tyto znalosti se vyvíjely přes mnoho desetiletí výzkumu. Evoluční roboti však otevírají nový přístup k používání materiálů. Možná, že plastová noha bude lepší při chůzi v určitém prostředí než uhlíkové vlákno. Pokud robot přežije, pak je něco v kombinaci komponentů a materiálů, které ho učinily vhodným pro práci, nebo v evolučním smyslu ve svém výklenku.

„Pokud se objeví nová třída materiálů, můžeme ji jednoduše zapojit a vybrat si,“ říká Howard. "Lidský designér bude mít spoustu času."

Myslíte si, že evoluční roboti mají budoucnost? Pojďme diskutovat v našem rozhovoru v Telegramu.