Baktērijas to dara. Vīrusi to dara. Tārpi, zīdītāji, pat bites - viņi visi to dara. Ikviena dzīvā būtne uz Zemes reproducē neatkarīgi no tā, vai tā ir aseksuāla (garlaicīga) vai seksuāla (jautra). Roboti to nedara. Tērauda mašīnas nav ļoti ieinteresētas reproducēšanā. Bet varbūt viņi var iemācīties. Evolūcijas robotikas zinātnieki mēģina piespiest mašīnas pielāgoties pasaulei un galu galā reproducēt pašas, piemēram, bioloģiskos organismus.
Piemēram, kādreiz divi roboti, kas ir īpaši labi pielāgoti konkrētai videi, varēs apvienot savus gēnus (labi, kods), lai izveidotu mazu robotu bērnu, izmantojot 3D printeri, kuram būs divu priekšteču spēks. Ja šī pieeja darbosies, tā varētu izraisīt robotus, kuri paši konstruē, radot perfekti pielāgotas morfoloģijas un izturēšanos, par kuru cilvēku inženieri nekad nav sapņojuši.
Robotu bērni
Tas šķiet dīvaini un nedaudz nemierīgi, bet evolucionārā robotika jau veic šādus fantastiskus projektus. Inženieri Austrālijā, piemēram, pagājušajā gadā izstrādāja robotu kājas, sākumā nejauši ģenerējot 20 formas. Virtuālā simulācijā viņi pārbaudīja, cik labi katrs no viņiem staigās pa dažādām virsmām, tas ir, pārbaudīja "piemērotību" visiecienītāko izdzīvošanai. Tad viņi paņēma labākos izpildītājus un "pārī" viņus izveidoja līdzīgas kājas - tas ir, bērnus. Pētnieki to darīja vairāk un vairāk, no paaudzes paaudzē un izveidoja kājas, kas pārsteidzoši bija piemērotas staigāšanai pa cietu grunti, granti vai ūdeni. Dizains ir traks - piemēram, koku cilvēki, kas dejo Fortnite dejas (labi piemēroti cietam pamatam)un savādi deformētas ziloņu kājas (labi ūdenim).
Kāda ir galvenā ideja? Parasti, kad inženieri sāk projektēt robotu, viņi mēdz izmantot senas idejas. Kāpēc braucējiem ir seši riteņi? Jo sešriteņu automašīnas jau iepriekš labi darbojušās uz Marsa. Tomēr dizaineri, iespējams, kaut ko palaida garām. Evolūcijas skaistums ir tāds, ka tā pastāvīgi nāk pretī trakām idejām. Piemēram, neviens nav izstrādājis sēnīti, lai nokļūtu un kontrolētu skudras lietainā mežā - neparasta stratēģija, kas rodas no nejaušu mutāciju ģenerēšanas un dabiskās atlases.
Tāpat kā dabā, robotu sugu attīstību nosaka mutācijas. Svarīga ir dažādība. Kad divi organismi rada bērnu, to gēni apvienojas, bet mutācijas arī viņos iekļūst, kas var izraisīt bērna unikālu īpašību parādīšanos, piemēram, nedaudz izmainītu spārnu zīmējumu. Šāda veida mutācija pēcnācējus vairāk vai mazāk pielāgo konkrētai videi. Ja šī ir nelabvēlīga mutācija, dzīvnieks neatjaunojas tikpat efektīvi (vai vispār nevairojas), un šie mutanta gēni netiek nodoti nākamajai paaudzei.
Skatiet, kāds ir Amsterdamas Brīvās universitātes datorzinātnieka Gusa Aībena darbs. Viņš ņem divus samērā vienkāršus robotus, kas sastāv no savienotiem moduļiem, un apvieno tos, apvienojot to "genomus", kas satur informāciju, teiksim, par krāsojumu. Tas arī pievieno troksni šai datu kombinācijai, kas imitē bioloģisko mutāciju, nedaudz mainot pēcnācējus tā, ka tie nav tikai vecāku sajaukums. "Viens no vecākiem ir pilnīgi zaļš, otrs ir pilnīgi zils," saka Aībena. “Bērnam daži moduļi būs zilā krāsā, citi - zaļā krāsā, bet galva ir balta. Tas ir mutācijas efekts."
Reklāmas video:
Un līdz ar šīm izmaiņām robotizētajā dizainā parādās jauna veida radošums. "Tas dod jums daudzveidību un iespēju izpētīt dizaina telpas jomas, kurās parasti neiedziļināties," saka pētnieks Deivids Hovards, kurš izstrādāja mainīgo kāju sistēmu un nesen publicēja rakstu par evolūcijas robotiku Dabas mašīnu intelekta jomā. "Viena no lietām, kas padara dabisko evolūciju spēcīgu, ir ideja, ka tā patiesībā var būtni pielāgot savai videi."
Ideja ir robotiem līdzīgā veidā pielāgoties nišām noteiktā vidē. Pieņemsim, ka vēlaties robotu, kurš pats var izpētīt džungļus. Tas nozīmē, ka tai nepieciešami algoritmi, kas kontrolē tā pārvietošanos pa veģetāciju, kā arī morfoloģija, kas piemērota blīvam mežam (tātad nav rotoru). Vispirms jums ir jāmodelē šī navigācijas vide, jāizvēlas un jāizvēlas tie roboti, kuri veic vislabāko darbu, un pēc tam uz šī pamata jāprojektē nedaudz modificētas fizikas mašīnas.
“Mēs nonācām pie daudz mazu robotu, kurus bija vienkārši un lēti izgatavot,” saka Hovards. "Mēs tos nosūtīsim, un daži būs labāki par citiem." Ja robots neatgriežas, tas nav “piemērots” - dabiskā atlase darbībā. Tie, kas to izdarīs, sāks jaunu paaudzi, kas automātiski tiks izdrukāta 3D formātā. Tādējādi attīstās robotu sugas. Hovards uzskata, ka šādas sistēmas būs izplatītas 20 gadu laikā.
Starp citu, par 3D printeriem
Materiāli, no kuriem šie roboti tiks izgatavoti, rada maz problēmu. “Ja 3D drukāšana attīstās ātrāk, šī ideja kļūst par realitāti, bet mūsdienu printeri ir ļoti lēni,” saka Huans Kristobals Zagals, kurš Čīles universitātē studē evolucionāro robotiku. Gan mašīnas, gan drukātie materiāli ir ļoti dārgi. Bet 3D printeri jau var strādāt ar dažādiem materiāliem, ieskaitot metālu, un tas padarīs tos ātrākus un lētākus.
Kopumā šo robotu diapazons un darbības joma lielā mērā būs atkarīgi no tā, kā šīs evolūcijas sistēmas radoši darbosies ar materiāliem. Izgatavojot parastos robotus, inženieri zina, kādus materiālus izmantot, sākot no metāla motoros un beidzot ar oglekļa šķiedru ekstremitātēs - un šīs zināšanas ir attīstījušās gadu desmitiem ilgo pētījumu laikā. Tomēr evolūcijas roboti paver jaunu pieeju materiālu izmantošanai. Varbūt plastmasas kāja labāk staigās noteiktā vidē nekā oglekļa šķiedra. Ja robots izdzīvo, tad sastāvdaļu un materiālu kombinācijā ir kaut kas, kas to padarīja piemērotu darbam, vai, evolūcijas izpratnē, tā nišā.
Vai jūs domājat, ka evolūcijas robotiem ir nākotne?
Iļja Khel
