Bakteriene gjør det. Virus gjør det. Ormer, pattedyr, til og med bier - de gjør alle sammen. Hver levende ting på jorden reproduserer, enten det er aseksuell (kjedelig) eller seksuell (morsom). Roboter gjør ikke dette. Stålmaskiner er ikke veldig interessert i reproduksjon. Men kanskje de kan lære. Evolusjonære robotikkforskere prøver å tvinge maskiner til å tilpasse seg verden og til slutt reprodusere på egen hånd, som biologiske organismer.
For eksempel vil en dag en dag to roboter som er spesielt godt tilpasset et bestemt miljø, kunne kombinere genene sine (ok, kode) for å lage et lite robotbarn ved hjelp av en 3D-skriver, som vil ha kraften til sine to forfedre. Hvis denne tilnærmingen fungerer, kan det føre til roboter som konstruerer seg, og skaper perfekt tilpassede morfologier og atferd som menneskelige ingeniører aldri har drømt om.
Robotbarn
Det virker rart og litt foruroligende, men evolusjonsrobotikk gjør allerede så fantastiske prosjekter. Ingeniører i Australia, for eksempel, utviklet robotben i fjor, ved første tilfeldig generering av 20 former. I en virtuell simulering testet de hvor godt hver av dem ville gå på forskjellige flater, det vil si testet "egnetheten" med tanke på overlevelse av de fineste. Så tok de de beste utøverne og "parret" dem for å produsere lignende ben - det vil si barn. Forskere gjorde dette om og om igjen, generasjon etter generasjon, og skapte ben som overraskende var tilpasset for å gå på hardt grunn, grus eller vann. Designene er sprø - som trefolket som danser Fortnite-danser (bra for solid grunn)og merkelig deformerte elefantben (bra for vann).
Hva er hovedideen? Tradisjonelt sett, når ingeniører begynner å designe en robot, pleier de å bruke gamle ideer. Hvorfor har rovere seks hjul? Fordi seks hjulede biler har fungert bra på Mars før. Imidlertid kan designerne ha savnet noe. Evolusjonens skjønnhet er at det stadig kommer opp mot sprø ideer. Ingen har for eksempel utviklet en sopp for å trenge gjennom og kontrollere maur i en regnfull skog - en uvanlig strategi som kommer fra genereringen av tilfeldige mutasjoner og naturlig seleksjon.
Som i naturen er det mutasjoner som vil bestemme utviklingen av robotarter. Variasjon er viktig. Når to organismer produserer et barn, kombineres genene, men mutasjoner kommer også inn i dem, noe som kan føre til utseendet til unike egenskaper hos barnet, for eksempel et litt endret mønster på vingene. Denne typen mutasjoner gjør avkommet mer eller mindre tilpasset et bestemt miljø. Hvis dette er en ugunstig mutasjon, reproduserer dyret ikke like effektivt (eller reproduserer ikke i det hele tatt), og disse mutante genene blir ikke gitt videre til neste generasjon.
Se hva dataforsker Gush Ayben fra Free University of Amsterdam er opp til. Han tar to relativt enkle roboter, bestående av tilkoblede moduler, og kombinerer dem, og kombinerer deres "genomer" som bærer informasjon, for eksempel, om fargelegging. Det gir også støy til denne datakombinasjonen, som etterligner en biologisk mutasjon, og endrer avkommet litt slik at de ikke bare er en foreldremiks. "Den ene forelderen er helt grønn, den andre er helt blå," sier Ayben. “For et barn vil noen moduler være blå, noen grønne, men hodet er hvitt. Dette er en mutasjonseffekt."
Salgsfremmende video:
Og med denne endringen dukker det opp en ny type kreativitet innen robotdesign. "Det gir deg variasjon og muligheten til å utforske områder i designrommet du normalt ikke vil gå inn i," sier forsker David Howard, som utviklet det utviklende bensystemet og nylig publiserte et dokument om evolusjonsrobotikk i Nature Machine Intelligence. "Noe av det som gjør den naturlige evolusjonen kraftig, er ideen om at den faktisk kan tilpasse en skapning til omgivelsene."
Tanken er at roboter skal tilpasse seg nisjer i et spesifikt miljø på en lignende måte. La oss si at du vil ha en robot som kan utforske jungelen på egen hånd. Dette betyr at den trenger algoritmer som styrer hvordan den beveger seg gjennom vegetasjon, samt en morfologi som passer tett skog (så ingen rotorer). Du må først modellere dette navigasjonsmiljøet, velge og velge de robotene som gjør den beste jobben, og deretter designe litt modifiserte fysikkmaskiner basert på dette.
"Vi endte opp med mange små roboter som var enkle og billige å lage," sier Howard. "Vi vil sende dem, og noen vil være bedre enn andre." Hvis roboten ikke kommer tilbake, er den ikke "fit" - naturlig valg i aksjon. De som gjør det vil starte en ny generasjon som automatisk blir 3D-trykt. Dermed utvikler robotarter seg. Howard tror slike systemer vil være vanlige om 20 år.
Forresten, om 3D-skrivere
Materialene som disse robotene skal lages fra, gir lite problem. "Hvis 3D-utskrift utvikler seg raskere, blir denne ideen en realitet, men moderne skrivere går veldig tregt," sier Juan Cristobal Zagal, som studerer evolusjonsrobotikk ved University of Chile. Både maskiner og trykte materialer er veldig dyre. Men 3D-skrivere kan allerede jobbe med en rekke materialer, inkludert metall, og dette vil gjøre dem raskere og billigere.
Totalt sett vil rekkevidden og omfanget av disse robotene i stor grad avhenge av hvordan disse evolusjonssystemene blir kreative med materialer. Når ingeniører lager konvensjonelle roboter, vet ingeniører hvilke materialer de skal bruke, fra metall i motorer til karbonfiber i lemmer - og denne kunnskapen har utviklet seg over flere tiår med forskning. Evolusjonsroboter åpner imidlertid for en ny tilnærming til bruk av materialer. Kanskje vil et plastbein være bedre til å gå i et visst miljø enn karbonfiber. Hvis roboten overlever, er det noe i kombinasjonen av komponenter og materialer som gjorde at den passet for arbeid, eller i evolusjonær forstand, i sin nisje.
Tror du evolusjonsroboter har en fremtid?
Ilya Khel
