Bakterije to rade. Virusi to rade. Crvi, sisavci, čak i pčele - to sve rade. Svako živo biće na Zemlji reproducira se, bilo da je aseksualno (dosadno) ili seksualno (zabavno). Roboti to ne rade. Strojevi od čelika nisu baš zainteresirani za reprodukciju. Ali možda mogu naučiti. Znanstvenici evolucijske robotike pokušavaju prisiliti strojeve da se prilagode svijetu i na kraju se razmnožavaju sami, poput bioloških organizama.
Na primjer, jednog dana dva robota koji su posebno dobro prilagođeni određenom okruženju moći će kombinirati svoje gene (u redu, kod) kako bi stvorili malo dijete robota pomoću 3D pisača koji će imati moć svojih dvaju predaka. Ako ovaj pristup djeluje, mogao bi dovesti do robota koji sami sebe konstruiraju, stvarajući savršeno prilagođene morfologije i ponašanja o kojima ljudski inženjeri nikada nisu sanjali.
Djeca robota
Čini se čudnim i pomalo uznemirujućim, ali evolucijska robotika već radi tako fantastične projekte. Primjerice, inženjeri u Australiji razvili su robotske noge prošle godine, isprva nasumično stvarajući 20 oblika. U virtualnoj simulaciji testirali su koliko će dobro svaki od njih hodati po različitim površinama, odnosno testirali su "prikladnost" u smislu preživljavanja najboljih. Zatim su uzeli najbolje izvođače i "upalili" ih za proizvodnju sličnih nogu - to jest djece. Istraživači su to radili iznova i iznova, generaciju po generaciju, i stvorili noge koje su iznenađujuće prilagođene za hodanje po tvrdom tlu, šljunku ili vodi. Dizajni su ludi - poput drveća koji plešu Fortnite plesove (dobro za čvrsto tlo)i neobično deformirane noge slona (dobro za vodu).
Koja je glavna ideja? Tradicionalno, kada inženjeri počinju dizajnirati robota, skloni su korištenju starih ideja. Zašto roveri imaju šest kotača? Jer automobili s šest kotača prije su dobro radili na Marsu. Međutim, dizajneri su možda nešto propustili. Ljepota evolucije je u tome što se stalno nailazi na lude ideje. Nitko, na primjer, nije razvio gljivu za prodiranje i kontrolu mrava u kišnoj šumi - neobičnu strategiju koja proizlazi iz stvaranja slučajnih mutacija i prirodne selekcije.
Kao i u prirodi, upravo će mutacije odrediti evoluciju vrsta robota. Raznolikost je važna. Kada dva organizma naprave dijete, njihovi se geni kombiniraju, ali u njega ulaze i mutacije, što može dovesti do pojave jedinstvenih karakteristika u djetetu, poput blago izmijenjenog uzorka na krilima. Ova vrsta mutacije čini potomstvo manje ili više prilagođenim određenom okruženju. Ako je ovo nepovoljna mutacija, životinja se ne razmnožava tako učinkovito (ili se uopće ne razmnožava), a ti mutirani geni se ne prenose na sljedeću generaciju.
Pogledajte što radi informatičar Gush Ayben sa slobodnog sveučilišta u Amsterdamu. Uzima dva relativno jednostavna robota, koji se sastoje od spojenih modula i kombinira ih, kombinirajući njihove "genome", koji nose informacije, recimo, o obojenosti. Također dodaje buku ovoj kombinaciji podataka, koja oponaša biološku mutaciju, pomalo mijenjajući potomstvo tako da oni nisu samo roditeljska mješavina. "Jedan roditelj je potpuno zelen, a drugi je potpuno plav", kaže Ayben. "Za dijete će neki moduli biti plave boje, neki će biti zeleni, ali glava je bijela. Ovo je mutacijski efekt."
Promotivni video:
I s ovom se promjenom pojavljuje nova vrsta kreativnosti u robotskom dizajnu. „Daje vam raznolikost i mogućnost istraživanja područja dizajnerskog prostora u koja inače ne biste ušli“, kaže istraživač David Howard, koji je razvio evolucijski sustav nogu i nedavno objavio članak o evolucijskoj robotiziranju Nature Machine Intelligence. "Jedna od stvari koja prirodnu evoluciju čini moćnom je ideja da ona zapravo može prilagoditi stvorenje svom okruženju."
Ideja je da se roboti na sličan način prilagode nišama u određenom okruženju. Recimo da želite robota koji samostalno može istražiti džunglu. To znači da su potrebni algoritmi koji kontroliraju kretanje kroz vegetaciju, kao i morfologija koja odgovara gustom šumom (tako da nema rotora). Prvo morate modelirati ovo navigacijsko okruženje, odabrati i odabrati one robote koji najbolje rade, a zatim na temelju toga dizajnirati malo modificirane fizičke strojeve.
"Završili smo s mnogim malim robotima koje je bilo jednostavno i jeftino napraviti", kaže Howard. "Mi ćemo ih otpremiti i neki će biti bolji od drugih." Ako se robot ne vrati, nije "prikladan" - prirodni odabir u akciji. Oni koji to učine pokrenut će novu generaciju koja će automatski biti 3D ispisana. Tako se razvijaju robotske vrste. Howard vjeruje da će takvi sustavi biti uobičajeni za 20 godina.
Usput, o 3D pisačima
Materijali od kojih će biti napravljeni ovi roboti predstavljaju mali problem. "Ako se 3D ispis razvija brže, ova ideja postaje stvarnost, ali moderni su pisači vrlo spori", kaže Juan Cristobal Zagal, koji studira evolucijsku robotiku na Sveučilištu u Čileu. I strojevi i tiskani materijali vrlo su skupi. Ali 3D pisači već mogu raditi s raznim materijalima, uključujući i metal, a to će ih učiniti bržim i jeftinijima.
Općenito, domet i opseg ovih robota uvelike će ovisiti o tome kako se ovi evolucijski sustavi kreativno bave materijalima. Prilikom izrade konvencionalnih robota, inženjeri znaju koje materijale koristiti, od metala u motorima do ugljičnih vlakana u udovima - i to se znanje razvijalo tijekom desetljeća istraživanja. Međutim, evolucijski roboti otvaraju novi pristup korištenju materijala. Možda će plastična noga biti bolja u hodanju u određenom okruženju od ugljičnih vlakana. Ako robot opstane, tada postoji nešto u kombinaciji komponenata i materijala što ga je činilo pogodnim za rad ili, u evolucijskom smislu, njegovom nišom.
Mislite li da evolucijski roboti imaju budućnost?
Ilya Khel
