ילדי הרובוטים: מדענים הפעילו "ברירה טבעית" ברובוטיקה. זה עובד!

חיידקים עושים את זה. וירוסים עושים את זה. תולעים, יונקים, אפילו דבורים - כולם עושים את זה. כל דבר חי על כדור הארץ משוחזר, בין אם בשיטה הלא-מינית (משעממת) או מינית (מהנה). רובוטים לא. מכונות מפלדה אינן מתעניינות ברבייה. אבל אולי הם יכולים ללמוד. מדענים מתחום הרובוטיקה האבולוציונית מנסים לגרום למכונות להסתגל לעולם, ובסופו של דבר להתרבות מעצמן, כמו אורגניזמים ביולוגיים.

לדוגמה, יום אחד שני רובוטים כיבמיוחד מותאם היטב לסביבה מסוימת, הם יכולים לשלב את הגנים שלהם (אישור, קוד) כדי ליצור בעזרת מדפסת 3D רובוט ילד קטן כי יהיה כוחם של שני אבותיו. אם גישה זו פועלת, היא יכולה להוביל להופעתם של רובוטים הבונים את עצמם, יצירת מורפולוגיות והתנהגויות מותאמות לחלוטין, כי מהנדסי אנוש מעולם לא חלם.

ילדים רובוטים

זה נראה מוזר ומטריד קצת, אבלהרובוטיקה האבולוציונית כבר עוסקת בפרויקטים פנטסטיים כאלה. מהנדסים אוסטרליים, למשל, פיתחו רגליים רובוטיות בשנה שעברה, והניבו באופן אקראי 20 טפסים. במהלך הסימולציה הווירטואלית הם בדקו עד כמה כל אחד מהם היה הולך על משטחים שונים, כלומר, בדקו את "ההתאמה" במונחים של הישרדות החזקים. אחר כך הם לקחו את השחקנים הטובים ביותר, "מזדווגים" אותם כדי לייצר רגליים דומות - כלומר, ילדים. החוקרים עשו זאת שוב ושוב, דור אחר דור, ויצרו רגליים שהותאמו להפליא להליכה על קרקע קשה, על חצץ או על מים. הפרויקטים הם משוגעים - כמו אנשים מעץ, ריקודי ריקודים מ Fortnite (טוב הקרקע מוצק), ורגלי פיל מעוות מוזר (טוב למים).

מהו הרעיון המרכזי? באופן מסורתי, כאשר מהנדסים מתחילים לתכנן רובוטים, הם נוטים להשתמש ברעיונות ישנים. למה לרובים יש שישה גלגלים? בגלל מכונות שש גלגל עבד טוב על מאדים לפני. עם זאת, אולי המעצבים החמיצו משהו. היופי של האבולוציה הוא כי היא כל הזמן רץ לתוך רעיונות מטורפים. אף אחד, למשל, לא פיתח פטרייה לחדירה ושליטה על נמלים ביערות הגשם - אסטרטגיה יוצאת דופן זו נוצרה הודות לדור של מוטציות אקראיות וברירה טבעית.

כמו בטבע, המוטציות הן שיקבעואת האבולוציה של רובוטים. השוני הוא חשוב. כאשר שני גופים מייצרים ילד, הגנים שלהם מתאחדים, אך מוטציות חודרות לתוכם, מה שעלול להוביל להופעת תכונות ייחודיות בילד, כגון דפוס שונה מעט על הכנפיים. מוטציות כאלה הופכות את הצאצאים פחות או יותר מותאמים לסביבה הספציפית. אם זו מוטציה שלילית, החיה אינה מתרבת באופן יעיל (או אינה מתרבת כלל), והגנים המוטנטיים האלה אינם מועברים לדור הבא.

לראות מה המדען עושה בתחוםמחשבים G גוש Aiben מאוניברסיטת אמסטרדם חינם. הוא לוקח שני רובוטים פשוטים יחסית, המורכבים ממודולים מחוברים, ומשלבים אותם, המשלבים את "הגנום" שלהם, הנושאים מידע, למשל, על צביעה. זה גם מוסיף רעש זה שילוב של נתונים המחקה מוטציה ביולוגית, מעט לשנות את הצאצאים כך שזה לא רק תערובת של ההורים. "הורה אחד הוא ירוק לחלוטין, השני הוא כחול לחלוטין", אומר Eiben. "לילד יהיו כמה מודולים כחולים, קצת ירוקים, אבל הראש לבן. זהו אפקט מוטציוני ".

עם שינוי זה, מין חדש מופיע.יצירתיות בעיצוב רובוטי. "זה נותן לך מגוון הזדמנויות לחקור אזורים של מרחב העיצוב שאתה לא נכנס בדרך כלל", אומר החוקר דוד הווארד, שפיתח מערכת מתפתחת של רגליים ולאחרונה פרסם עבודה על רובוטיקה אבולוציונית במכונה נייצ'ר המודיעין. "אחד הדברים שעושה את האבולוציה הטבעית חזקה הוא הרעיון שהוא יכול להתאים יצור לסביבתו".

הרעיון הוא לרובוטים להסתגלנישות בסביבה מסוימת באופן דומה. נניח שאתה צריך רובוט שיכול באופן עצמאי לחקור את הג'ונגל. זה אומר שהוא צריך אלגוריתמים ששולטים איך הוא נע דרך צמחייה, כמו גם מורפולוגיה המתאימה יערות עבים (ולכן, לא רוטורים). ראשית, עליך לדגמן סביבה זו לניווט, לבחור ולבחור את הרובוטים שעושים את העבודה בצורה הטובה ביותר, ולאחר מכן לעצב מעט מכונות פיזיות שהשתנו בהתאם.

"כתוצאה מכך, יש לנו הרבה רובוטים קטנים,אשר פשוט וזול לעשות, "אומר הווארד. "אנחנו נשלח אותם וכמה יהיה טוב יותר מאחרים." אם הרובוט לא חוזר, אז זה "לא מתאים" - הברירה הטבעית בפעולה. מי להתמודד, יתחיל דור חדש, אשר באופן אוטומטי ישוחרר על מדפסת 3D. לכן, מינים רובוטיים להתפתח. הווארד מאמין כי מערכות כאלה יופצו בתוך 20 שנה.

אגב, על מדפסות 3D

החומרים שמהם יבוצעו הרובוטים,מציבים בעיה קטנה. "אם הדפסה תלת-ממדית תתפתח מהר יותר, הרעיון הזה יהפוך למציאות, אבל המדפסות המודרניות עובדות לאט מאוד", אומר חואן קריסטובל זגל, החוקר רובוטיקה אבולוציונית באוניברסיטת צ'ילה. הן מכונות וחומרים מודפסים הם יקרים מאוד. אבל 3D מדפסות כבר יכול לעבוד עם מגוון רחב של חומרים, כולל מתכת, וזה יגרום להם מהר יותר וזול יותר.

באופן כללי, טווח והיקף של אלההרובוטים תלויים במידה רבה כיצד מערכות אבולוציוניות אלה מציגות יצירתיות בעבודה עם חומרים. על ידי ביצוע רובוטים רגילים, מהנדסים יודעים אילו חומרים להשתמש, ממתכת במנועי סיבי פחמן באיברים - והידע הזה התפתח במשך עשרות שנים של מחקר. עם זאת, רובוטים אבולוציוניים לפתוח גישה חדשה לשימוש בחומרים. אולי רגל פלסטיק יהיה טוב יותר כאשר הולכים בסביבה מסוימת מאשר סיבי פחמן. אם הרובוט שורד, אז יש משהו בשילוב של מרכיבים וחומרים שהפך אותו מתאים לעבודה, או, במובן האבולוציוני, בנישה שלה.

"אולי אם סוג חדש של חומרים יופיע, אנחנו יכולים פשוט תקע אותו והוא יכול לבחור", אומר הווארד. "מעצב אנושי ישחרר הרבה זמן".

האם לדעתך לרובוטים אבולוציוניים יש עתיד? בואו נדון בצ'אט שלנו ב Telegram.