قفزات وحدود: التقدم المذهل لخفة الروبوت

عندما تشارلز روزين، أ. طُلب من الرائد الذي أسس مركز الذكاء الاصطناعي التابع لشركة SRI International أن يأتي باسم للمركز أول روبوت متنقل للأغراض العامة في العالم"، فكر للحظة ثم قال: "حسنًا، إنه يهتز مثل الجحيم عندما يتحرك. دعنا نسميها شاكي فقط."

لقد انتشرت بعض الاختلافات في هذه الفكرة خلال معظم تاريخ الروبوتات الحديثة. غالبًا ما نفترض أن الروبوتات عبارة عن آلات ثقيلة تتمتع بقدر كبير من الجمال مثل غداء الملحد يوم الأحد. حتى أفلام الخيال العلمي تصورت الروبوتات مرارًا وتكرارًا على أنها إبداعات صعبة المراس تسير بخطوات بطيئة ومتوقفة.

هذه الفكرة ببساطة لم تعد تتماشى مع الواقع.

في الآونة الأخيرة، قامت مجموعة من الباحثين من مختبر الروبوتات الديناميكية في ولاية أوريغون بأخذ واحدة من الجامعة روبوتات كاسي، زوج من أرجل الروبوت التي تشبه الأطراف السفلية للنعامة، إلى ملعب رياضي لتجربة أحدث خوارزميات "المشية ذات القدمين" في المختبر. وبمجرد الوصول إلى هناك، قفز الروبوت، ومشى، وخبب، وركض، وقام بالتبديل بسلاسة بين كل نوع من أنواع الحركة دون الحاجة إلى إبطاء السرعة. لقد كان عرضًا مثيرًا للإعجاب، ويتحدث عن خفة الحركة التي تتمتع بها الروبوتات ذات الأرجل الحالية - خاصة عندما يتعلق الأمر بالقليل من التدريب العميق القائم على التعلم.

"عادة، عندما يطبق الأشخاص التعلم المعزز العميق على الروبوتات، فإنهم يستخدمون وظائف المكافأة التي تتلخص في مكافأة الشبكة العصبية لمحاكاة المسار المرجعي عن كثب." جونا سيكمانوقال أحد الباحثين في المشروع لـ Digital Trends. "قد يكون جمع هذا المسار المرجعي في المقام الأول أمرًا صعبًا للغاية، وبمجرد أن يكون لديك "تشغيل" المسار المرجعي، ليس من الواضح تمامًا ما إذا كان بإمكانك أيضًا استخدام ذلك لتعلم سلوك "التخطي" أو حتى "المشي" سلوك."

في عمل جامعة ولاية أوهايو، أنشأ الفريق نموذجًا للمكافأة ألغى فكرة المسارات المرجعية تمامًا. وبدلاً من ذلك، فهو يقسم أجزاء من الوقت إلى "مراحل"، مما يعاقب الروبوت على وجود قدم معينة على الأرض خلال مرحلة معينة، مع السماح له بالقيام بذلك في نقاط أخرى. ثم تكتشف الشبكة العصبية "جميع الأشياء الصعبة" - مثل الوضع الذي يجب أن تكون فيه المفاصل، ومقدار عزم الدوران الذي يجب تطبيقه على كل مفصل، وكيفية تظل مستقرة ومستقيمة - لإنشاء نموذج تصميم قائم على المكافأة يجعل من السهل على الروبوتات مثل Cassie التعرف على أي مشية ذات قدمين موجودة في طبيعة.

التنبؤ بالمستقبل

إنه إنجاز مثير للإعجاب بالتأكيد. ولكنه يثير أيضًا سؤالًا أكبر: كيف أصبحت الروبوتات بهذه المرونة؟ بينما لا يوجد حتى الآن نقص في مقاطع الفيديو عبر الإنترنت تظهر انهيار الروبوتات عندما تسوء الأمور، ليس هناك شك أيضًا في أن المسار العام الذي يسلكونه هو المسار الذي يتجه نحو التحرك السلس بشكل مثير للإعجاب. بمجرد ظهور فكرة الروبوت الذي يخبب مثل المهر أو يؤدي صورة روتينية رياضية مثالية كان من الممكن أن يكون بعيد المنال حتى بالنسبة للفيلم. في عام 2020، ستصل الروبوتات إلى هناك.

لكن التنبؤ بهذه التطورات ليس بالأمر السهل. لا توجد مراقبة بسيطة من نوع قانون مور تجعل من السهل رسم المسار الذي تتخذه الروبوتات من الآلات الثقيلة إلى المشغلين السلسين.

ويشير قانون مور إلى الملاحظة التي أبداها مهندس شركة إنتل جوردون مور في عام 1965، والتي مفادها أنه كل عام أو عامين، يتضاعف عدد المكونات التي يمكن ضغطها في دائرة متكاملة. في حين أن هناك حجة يجب أن نطرحها قد تصل الآن إلى الحدود وفقًا لقانون مور، يمكن للباحث، على سبيل المثال، في عام 1991 أن يتوصل بشكل واقعي، على ظهر مظروف، إلى حيث يمكن أن تكون قدرات الكمبيوتر، من حيث الحسابات، في عام 2021. الأمور أكثر تعقيدًا بالنسبة للروبوتات.

"على الرغم من أن قانون مور تنبأ بالاتجاه في القوة الحاسوبية بشكل مذهل، إلا أنه توقع أ "إن الاتجاه السائد في الروبوتات ذات الأرجل يشبه التحديق في كرة بلورية" ، قال كريستيان جيرينج ، رئيس قسم التكنولوجيا ضابط في أنيبوتيكس إيه جي، وهي شركة سويسرية تصنع روبوتات ذات أرجل تُستخدم بالفعل في مهام مثل التفتيش المستقل على منصات الطاقة البحرية، قال الاتجاهات الرقمية. "في جوهرها، تعد الروبوتات ذات الأرجل أنظمة متكاملة للغاية تعتمد على العديد من التقنيات المختلفة مثل تخزين الطاقة والاستشعار والتمثيل والحوسبة والشبكات والذكاء."

إن التقدم في هذا الخلط بين التقنيات المختلفة التي تعمل معًا هو ما يجعل الروبوتات اليوم قوية جدًا. وهذا أيضًا ما يجعل من الصعب التنبؤ بها فيما يتعلق بخريطة الطريق للتنمية المستقبلية. لبناء أنواع الروبوتات التي يرغب فيها علماء الروبوتات، يجب أن يكون هناك تقدم في صنعها البطاريات الصغيرة والخفيفة الوزن، وقدرات الاستشعار والإدراك، والاتصالات الخلوية، والمزيد. ستحتاج كل هذه العناصر إلى العمل جنبًا إلى جنب مع التقدم في مجالات مثل التعلم العميق والذكاء الاصطناعي. لإنشاء أنواع الآلات التي ستزيل إلى الأبد صور روبوتات الخيال العلمي القديمة التي نشأنا على مشاهدتها تلفزيون.

أصغر وأرخص وأفضل

والخبر السار هو أن هذا يحدث. بينما يؤدي قانون مور إلى التقدم في جانب البرمجيات، ومكونات الأجهزة الأساسية نكون أصبحت أصغر وأرخص أيضًا. إنها ليست بنفس دقة صياغة جوردون مور، لكنها تحدث بالفعل.

"حتى مع لدينا أتريوس معيد العلوم [روبوت] منذ ستة أو ثمانية أعوام مضت، كانت مضخمات الطاقة لتشغيل محركاتنا عبارة عن قطع من الطوب تزن ثلاثة أرطال؛ لقد كانت كبيرة،" جوناثان هيرست، المؤسس المشارك لـ أجيليتي الروبوتات، التي قامت ببناء روبوت Cassie المذكور أعلاه، لصحيفة Digital Trends. "منذ ذلك الحين، لدينا هذه المضخمات الصغيرة جدًا التي لها نفس مقدار التيار، ونفس مقدار الجهد، وتمنحنا تحكمًا جيدًا للغاية في عزم الدوران الناتج لمحركاتنا. وهي صغيرة جدًا - فقط بوصة في بوصتين في ارتفاع نصف بوصة أو شيء من هذا القبيل. لدينا 10 منها على كاسي. هذا يضيف. لديك قالب طوب يبلغ وزنه ثلاثة أرطال يبلغ طوله ست بوصات في أربع بوصات في أربع بوصات مقابل بضعة أوقيات يبلغ طولها بوصة في بوصتين. إنه يحدث فرقًا كبيرًا في أشياء مثل إلكترونيات الطاقة.

وقال هيرست إنه يعتقد أن الروبوتات ذات الأرجل لا تزال في المراحل الأولى من طريقها لتصبح منتشرة في كل مكان التقنيات التي لا يمكنها التحرك بطريقة طبيعية مثل البشر فحسب، بل تعمل بسلاسة جنبًا إلى جنب هم. ستذهب بعض هذه التحديات إلى ما هو أبعد من العروض التوضيحية اللطيفة (ولكنها مثيرة للإعجاب للغاية) مثل جعل الروبوتات تتجول مثل المهور. لكن بناء آلات أكثر ذكاءً يمكنها إتقان أنواع مختلفة من الحركة، ويمكن الوثوق بها للعمل في العالم الحقيقي، يعد بالتأكيد خطوة مهمة.

إنها خطوة (أو خطوات) تتحسن بها روبوتات المشي باستمرار.

توصيات المحررين

• الهياكل الخارجية مع الطيار الآلي: نظرة خاطفة على المستقبل القريب للروبوتات القابلة للارتداء
• جيد في ستار كرافت؟ تريد DARPA تدريب الروبوتات العسكرية باستخدام موجات دماغك
• يمكن للروبوت الجديد التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن يلعب لعبة تكديس الكتل المفضلة لدى الجميع، Jenga
• يعرض روبوت القفز تحت الماء قدرات القفز المذهلة المستوحاة من الطبيعة
• يد آلية ناعمة تمنح العلماء قبضة جديدة على الحياة في أعماق البحار