Bakterierne gør det. Vira gør det. Orme, pattedyr, endda bier - de gør alle det. Hver levende ting på Jorden gengiver sig, hvad enten det er aseksuel (kedelig) eller seksuel (sjov). Robotter gør ikke dette. Stålmaskiner er ikke meget interesseret i reproduktion. Men måske kan de lære. Evolutionære robotforskere forsøger at tvinge maskiner til at tilpasse sig verden og i sidste ende reproducere på egen hånd, ligesom biologiske organismer.
For eksempel vil to robotter, der i dag er særligt godt tilpasset et bestemt miljø, være i stand til at kombinere deres gener (okay, kode) for at skabe et lille robotbarn ved hjælp af en 3D-printer, som har de to forfædres magt. Hvis denne tilgang fungerer, kan det føre til robotter, der konstruerer sig selv og skaber perfekt tilpassede morfologier og adfærd, som menneskelige ingeniører aldrig har drømt om.
Robotbørn
Det virker mærkeligt og lidt foruroligende, men evolutionsrobotik laver allerede så fantastiske projekter. Ingeniører i Australien udviklede for eksempel robotben sidste år, ved første tilfældigt generering af 20 former. I en virtuel simulering testede de, hvor godt hver af dem ville gå på forskellige overflader, det vil sige testede "egnetheden" med hensyn til overlevelse af de dygtigste. Derefter tog de de bedste kunstnere og "parrede" dem for at fremstille lignende ben - det vil sige børn. Forskere gjorde dette om og om igen, generation efter generation og skabte ben, der overraskende var tilpasset til at gå på hård jord, grus eller vand. Designerne er vanvittige - ligesom de træfolk, der danser Fortnite-dans (godt til fast underlag)og underligt deformerede elefantben (god til vand).
Hvad er hovedideen? Traditionelt, når ingeniører begynder at designe en robot, har de en tendens til at bruge gamle ideer. Hvorfor har rovere seks hjul? Fordi seks-hjulede biler har fungeret godt på Mars før. Dog kan designerne have savnet noget. Evolutionens skønhed er, at det konstant møder skøre ideer. Ingen har for eksempel udviklet en svamp til at trænge igennem og kontrollere myrer i en regnvejrskov - en usædvanlig strategi, der kommer fra genereringen af tilfældige mutationer og naturlig selektion.
Som i naturen er det mutationer, der bestemmer udviklingen af robotarter. Variation er vigtig. Når to organismer producerer et barn, kombineres deres gener, men mutationer trænger også ind i dem, hvilket kan føre til udseendet af unikke træk hos barnet, såsom et let ændret mønster på vingerne. Denne form for mutation gør afkommet mere eller mindre tilpasset et bestemt miljø. Hvis dette er en ugunstig mutation, reproducerer dyret sig ikke så effektivt (eller reproducerer overhovedet ikke), og disse mutante gener overføres ikke til den næste generation.
Se, hvad computerforsker Gush Ayben fra Free University of Amsterdam har op til. Han tager to relativt enkle robotter, der består af tilsluttede moduler, og kombinerer dem ved at kombinere deres "genomer", der bærer information, f.eks. Om farve. Det tilføjer også støj til denne datakombination, der efterligner en biologisk mutation og lidt ændrer afkom, så de ikke kun er en forældremix.”Den ene forælder er helt grøn, den anden er helt blå,” siger Ayben.”For et barn er nogle moduler blå, andre grønne, men hovedet er hvidt. Dette er en mutationseffekt."
Salgsfremmende video:
Og med denne ændring dukker en ny slags kreativitet op i robotdesign. "Det giver dig variation og evnen til at udforske områder i designrummet, som du normalt ikke går ind i," siger forsker David Howard, der udviklede det udviklende bensystem og for nylig har udgivet et artikel om evolutionær robotik i Nature Machine Intelligence. "En af de ting, der gør den naturlige evolution kraftfuld, er tanken om, at den faktisk kan tilpasse en væsen til sit miljø."
Ideen er, at robotter tilpasser sig nicher i et specifikt miljø på en lignende måde. Lad os sige, at du vil have en robot, der kan udforske junglen alene. Dette betyder, at den har brug for algoritmer, der styrer, hvordan den bevæger sig gennem vegetation, samt en morfologi, der passer til tæt skov (så ingen rotorer). Du skal først modellere dette navigationsmiljø, vælge og vælge de robotter, der gør det bedste job, og derefter designe lidt modificerede fysikmaskiner baseret på dette.
”Vi endte med en masse små robotter, der var enkle og billige at fremstille,” siger Howard. "Vi sender dem, og nogle vil være bedre end andre." Hvis roboten ikke kommer tilbage, er den ikke "fit" - naturlig valg i handling. De, der gør det, starter en ny generation, der automatisk udskrives i 3D. Således udvikler robotarter sig. Howard mener, at sådanne systemer vil være almindelige om 20 år.
Forresten, om 3D-printere
Materialerne, hvorfra disse robotter vil blive fremstillet, udgør et lille problem.”Hvis 3D-udskrivning udvikler sig hurtigere, vil denne idé blive en realitet, men moderne printere er meget langsomme,” siger Juan Cristobal Zagal, der studerer evolutionær robotik ved University of Chile. Både maskinerne og det trykte materiale er meget dyre. Men 3D-printere kan allerede arbejde med en række forskellige materialer, herunder metal, og det vil gøre dem hurtigere og billigere.
Generelt vil rækkevidden og omfanget af disse robotter i vid udstrækning afhænge af, hvordan disse evolutionære systemer bliver kreative med materialer. Når man fremstiller konventionelle robotter, ved ingeniører, hvilke materialer de skal bruge, fra metal i motorer til carbonfiber i lemmer - og denne viden har udviklet sig gennem årtiers forskning. Imidlertid åbner evolutionære robotter en ny tilgang til brugen af materialer. Måske vil et plastben være bedre til at gå i et bestemt miljø end kulfiber. Hvis roboten overlever, er der noget i kombinationen af komponenter og materialer, der gjorde den egnet til arbejde, eller, i en evolutionær forstand, i sin niche.
Tror du, at evolutionære robotter har en fremtid?
Ilya Khel
