Дослідники з Північно-Західного університету розробили новий тип модульного робота, здатного до автономного переміщення по складній місцевості, навіть після значних пошкоджень. Ці роботи, названі “ноготєнєвими метамашинами”, використовують штучний інтелект для швидкого перебору конструкцій, еволюція яких у природних умовах зайняла б мільярди років. Цей прорив не лише демонструє чудову стійкість, а й відкриває унікальне вікно у принципи біологічної локомоції.
Прискорена Еволюція за допомогою ІІ
Ключова інновація полягає у використанні еволюційного алгоритму. Замість традиційного проектування роботів команда стиснула мільярди років природного відбору за секунди за допомогою ІІ-симуляції. Алгоритм протестував незліченну кількість конфігурацій модульних “LEGO-подібних” компонентів – кожен з яких складається з метрової ноги, прикріпленої до центральної сфери, що обертається, що містить основні системи робота (батарея, друкована плата і двигун).
Цей підхід дозволив створити конструкції, які було б важко уявити людині: конфігурації, що нагадують кенгуру, тюленів або навіть нові форми. ІІ відкидав неефективні налаштування, зберігаючи лише найефективніші для подолання різних перешкод.
Модульна Конструкція Забезпечує Неперевершену Адаптованість
На відміну від традиційних роботів із фіксованою структурою, метамашини побудовані із взаємозамінних модулів. Ця модульність має дві ключові переваги:
- Швидка Переконфігурація: Кількість кінцівок може бути змінена без шкоди для мобільності.
- Стійкість до Пошкоджень: Якщо робот втрачає кінцівки або отримує пошкодження, він автоматично адаптує свою ходу, щоб продовжити рух.
У ході випробувань роботи успішно переміщалися по гравію, траві, бруду, корінням дерев, піску та нерівним поверхням без участі людини. Вони могли самокоректуватися навіть після повного перевороту, демонструючи надприродну здатність відновлюватися після негараздів.
Наслідки для Робототехніки та Біології
Дослідники вважають, що цей підхід може прискорити прогрес у робототехніці, оминаючи традиційні обмеження проектування. Шляхом моделювання еволюції можуть досліджувати рішення, які людина будь-коли розглянув.
«Еволюція може виявити нові конструкції, які відрізняються від або навіть перевершують те, що люди раніше могли уявити», – заявив провідний автор Сем Крігман.
Дослідження також має ширші наслідки розуміння еволюції локомоції у тварин. Метамашини пропонують фізичну платформу для тестування гіпотез про те, як різні конфігурації тіла виникали з часом. Це може поглибити наше розуміння того, чому тварини рухаються так, як вони це роблять і як їх форми були сформовані екологічним тиском.
Майбутнє Робототехнічного Проектування
Проект Metamachine є парадигматичним зрушенням у робототехніці. Прийнявши еволюцію, керовану ІІ, дослідники можуть швидко досліджувати величезний конструкторський простір, створюючи машини, які більше здатні, а й адаптивніші. Цей підхід може призвести до створення роботів, здатних процвітати у непередбачуваних умовах, що робить їх ідеальними для пошуково-рятувальних операцій, досліджень чи навіть колонізації планет. Здатність стискати еволюційні часові рамки відчиняє двері в майбутнє, де проектування роботів більше не обмежується людською уявою, а спрямовується неприборканою силою штучного відбору.
