Onderzoekers van de Northwestern University hebben een nieuw type modulaire robot ontwikkeld die autonoom over uitdagend terrein kan bewegen, zelfs na aanzienlijke schade te hebben opgelopen. Deze robots, ook wel ‘legged metamachines’ genoemd, maken gebruik van kunstmatige intelligentie om snel ontwerpen te doorlopen die miljarden jaren nodig hebben om op natuurlijke wijze te evolueren. Deze doorbraak demonstreert niet alleen opmerkelijke veerkracht, maar biedt ook een uniek inzicht in de principes van biologische voortbeweging.
Versnelde evolutie door AI
De kerninnovatie ligt in het gebruik van een evolutionair algoritme. In plaats van te vertrouwen op traditioneel robotontwerp, comprimeerde het team miljarden jaren van natuurlijke selectie in seconden door middel van AI-simulatie. Het algoritme testte talloze configuraties van modulaire ‘Lego-achtige’ componenten – elk bestaande uit een meter lange poot bevestigd aan een centrale, roterende bol met daarin de kernsystemen van de robot (batterij, printplaat en motor).
Deze aanpak maakte ontwerpen mogelijk die voor mensen moeilijk te bedenken waren: configuraties die leken op kangoeroes, zeehonden of zelfs geheel nieuwe vormen. De AI heeft ineffectieve opstellingen weggegooid en alleen de meest efficiënte overgehouden voor het overwinnen van verschillende obstakels.
Modulair ontwerp maakt ongeëvenaard aanpassingsvermogen mogelijk
In tegenstelling tot conventionele robots met vaste structuren zijn de metamachines opgebouwd uit verwisselbare modules. Deze modulariteit heeft twee belangrijke voordelen:
- Snelle herconfiguratie: Het aantal ledematen kan worden gewijzigd zonder de mobiliteit in gevaar te brengen.
- Schadetolerantie: Als de robot ledematen verliest of schade oploopt, past hij automatisch zijn gang aan om door te gaan.
Tijdens het testen navigeerden de robots met succes over grind, gras, modder, boomwortels, zand en oneffen oppervlakken zonder menselijke tussenkomst. Met name konden ze zichzelf corrigeren, zelfs als ze volledig omgedraaid waren, wat een griezelig vermogen aantoont om te herstellen van tegenslagen.
Implicaties voor robotica en biologie
De onderzoekers geloven dat deze aanpak de vooruitgang in de robotica kan versnellen door traditionele ontwerpbeperkingen te omzeilen. Door de evolutie te simuleren, kunnen ze oplossingen onderzoeken waar mensen misschien nooit aan hadden gedacht.
“Evolutie kan nieuwe ontwerpen onthullen die anders zijn dan of zelfs verder gaan dan wat mensen zich voorheen konden voorstellen”, zegt hoofdauteur Sam Kriegman.
De studie heeft ook bredere implicaties voor het begrijpen van de evolutie van de voortbeweging bij dieren. De metamachines bieden een fysiek platform voor het testen van hypothesen over hoe verschillende lichaamsconfiguraties in de loop van de tijd zijn ontstaan. Dit zou ons begrip kunnen verdiepen van waarom dieren bewegen zoals ze doen, en hoe hun vormen zijn gevormd door druk van het milieu.
De toekomst van robotontwerp
Het metamachineproject vertegenwoordigt een paradigmaverschuiving in de robotica. Door AI-gestuurde evolutie te omarmen, kunnen onderzoekers snel een enorme ontwerpruimte verkennen en machines creëren die niet alleen capabeler zijn, maar ook beter aanpasbaar. Deze aanpak zou kunnen leiden tot robots die kunnen gedijen in onvoorspelbare omgevingen, waardoor ze ideaal zijn voor zoek- en reddingsacties, verkenningen of zelfs planetaire kolonisatie. Het vermogen om evolutionaire tijdschalen te comprimeren opent de deur naar een toekomst waarin robotontwerp niet langer wordt beperkt door de menselijke verbeelding, maar wordt geleid door de brute kracht van kunstmatige selectie.
