Бактериите го правят. Вирусите го правят. Червеи, бозайници, дори пчели - всички те го правят. Всяко живо същество на Земята се възпроизвежда, независимо дали е асексуално (скучно) или сексуално (забавно). Роботите не правят това. Стоманените машини не са много заинтересовани от възпроизвеждането. Но може би могат да се научат. Учените по еволюционна роботика се опитват да принудят машините да се адаптират към света и в крайна сметка да се възпроизвеждат самостоятелно, като биологични организми.
Например някой ден два робота, които са особено добре адаптирани към определена среда, ще могат да комбинират своите гени (добре, код), за да създадат малко дете-робот, използвайки 3D принтер, който ще има силата на двамата си предци. Ако този подход работи, това може да доведе до роботи, които се конструират, създавайки перфектно адаптирани морфологии и поведения, за които човешките инженери никога не са мечтали.
Роботни деца
Изглежда странно и малко смущаващо, но еволюционната роботика вече прави такива фантастични проекти. Инженерите в Австралия, например, разработиха роботизирани крака миналата година, като в началото произволно генерираха 20 форми. Във виртуална симулация тестваха колко добре всеки от тях ще ходи по различни повърхности, тоест тестваха „пригодността“по отношение на оцеляването на най-силните. Тогава те взеха най-добрите изпълнители и ги „сдвоиха“, за да произвеждат подобни крака - тоест деца. Изследователите правеха това отново и отново, поколение след поколение и създадоха крака, които бяха изненадващо пригодени за ходене по твърда земя, чакъл или вода. Дизайните са луди - като хората на дървото танцуват танци Fortnite (добре за твърда земя)и странно деформирани слонови крака (добре за вода).
Каква е основната идея? Традиционно, когато инженерите започват да проектират робот, те са склонни да използват стари идеи. Защо роувърите имат шест колела? Защото колите на шест колела са работили добре на Марс и преди. Въпреки това, дизайнерите може би са пропуснали нещо. Красотата на еволюцията е, че тя постоянно се изправя срещу щури идеи. Никой, например, не е разработил гъбичка за проникване и контрол на мравки в дъждовна гора - необичайна стратегия, която идва от генерирането на произволни мутации и естествена селекция.
Както в природата, именно мутациите ще определят еволюцията на видовете роботи. Разнообразието е важно. Когато два организма произвеждат дете, техните гени се комбинират, но мутациите също влизат в тях, което може да доведе до появата на уникални черти у детето, като леко променен модел на крилата. Този вид мутация прави потомството повече или по-малко адаптирано към определена среда. Ако това е неблагоприятна мутация, животното не се възпроизвежда толкова ефективно (или изобщо не се възпроизвежда) и тези мутантни гени не се предават на следващото поколение.
Вижте какво прави компютърният учен Гуш Айбен от Свободния университет в Амстердам. Той взема два сравнително прости роботи, състоящи се от свързани модули, и ги комбинира, комбинирайки техните „геноми“, които носят информация, да речем, за оцветяване. Освен това добавя шум към тази комбинация от данни, която имитира биологична мутация, леко променяща потомството, така че те да не са просто родителски микс. „Единият родител е напълно зелен, другият е напълно син“, казва Айбен. „За дете някои модули ще бъдат сини, други - зелени, но главата е бяла. Това е мутационен ефект."
Промоционално видео:
И с тази промяна се появява нов вид креативност в роботизирания дизайн. „Това ви дава разнообразие и възможност да изследвате области от дизайнерското пространство, в които обикновено не бихте влезли“, казва изследователят Дейвид Хауърд, който разработи развиващата се система за крака и наскоро публикува статия за еволюционната роботика в Nature Machine Intelligence. "Едно от нещата, които правят естествената еволюция мощна, е идеята, че всъщност може да адаптира същество към своята среда."
Идеята е роботите да се адаптират към ниши в конкретна среда по подобен начин. Да речем, че искате робот, който може сам да изследва джунглата. Това означава, че се нуждаят от алгоритми, които контролират как се движи през растителността, както и морфология, която е подходяща за гъста гора (така че няма ротори). Първо трябва да моделирате тази навигационна среда, да изберете и изберете онези роботи, които вършат най-добрата работа, и след това да проектирате леко модифицирани физически машини въз основа на това.
„В крайна сметка завършихме с много малки роботи, които бяха прости и евтини за правене“, казва Хауърд. "Ще ги изпратим и някои ще бъдат по-добри от други." Ако роботът не се върне, не е "годен" - естествен подбор в действие. Тези, които го правят, ще започнат ново поколение, което автоматично ще бъде отпечатано 3D. Така се развиват роботизираните видове. Хауърд вярва, че подобни системи ще бъдат често срещани след 20 години.
Между другото, за 3D принтери
Материалите, от които ще бъдат направени тези роботи, представляват малък проблем. „Ако 3D печатът се развива по-бързо, тази идея ще стане реалност, но съвременните принтери са много бавни“, казва Хуан Кристобал Загал, който изучава еволюционната роботика в университета в Чили. И машините, и печатни материали са много скъпи. Но 3D принтерите вече могат да работят с различни материали, включително метални, и това ще ги направи по-бързи и по-евтини.
Като цяло обхватът и обхватът на тези роботи ще зависят до голяма степен от това как тези еволюционни системи стават креативни с материали. Когато правят конвенционални роботи, инженерите знаят какви материали да използват, от метал в двигателите до въглеродни влакна в крайниците - и това знание се развива през десетилетия на изследвания. Еволюционните роботи обаче откриват нов подход към използването на материали. Може би пластмасовият крак ще бъде по-добър при ходене в определена среда от въглеродните влакна. Ако роботът оцелее, значи има нещо в комбинацията от компоненти и материали, които го правят годен за работа или, в еволюционен смисъл, в неговата ниша.
Мислите ли, че еволюционните роботи имат бъдеще?
Иля Кел