Robot yang Berkembang dan Mereplikasi Diri Siap Menjajah Ruang Angkasa

“Kami mencoba, jika Anda mau, menemukan cara yang benar-benar baru dalam merancang robot yang tidak memerlukan manusia untuk benar-benar merancangnya,” kata Alan Winfield. “Kami sedang mengembangkan mesin atau robot yang setara dengan seleksi buatan seperti yang dilakukan petani telah dilakukan tidak hanya selama berabad-abad, tetapi selama ribuan tahun… Yang kami minati adalah pembiakan robot. Maksud saya secara harfiah.”

Winfield, yang telah bekerja dengan perangkat lunak dan sistem robot sejak awal 1980an, adalah profesor Robot Kognitif di Bristol Robotics Lab di Universitas West of England (UWE). Dia juga salah satu otak di baliknya Evolusi Robot Otonom (ARE), sebuah upaya multi-tahun yang dilakukan oleh UWE, Universitas York, Universitas Edinburgh Napier, Universitas Sunderland, dan Vrije Universiteit Amsterdam. Penciptanya berharap, hal ini akan mengubah cara robot dirancang dan dibangun. Dan itu semua berkat meminjam satu halaman dari biologi evolusi.

Konsep di balik ARE, setidaknya secara hipotetis, sederhana. Berapa banyak film fiksi ilmiah yang dapat Anda pikirkan tentang sekelompok penjelajah pemberani yang mendarat di sebuah planet dan, meskipun mereka telah berupaya sebaik-baiknya dalam membuat perencanaan, mereka mendapati diri mereka sama sekali tidak siap menghadapi apa pun yang mereka lakukan bertemu? Ini adalah kenyataan dalam skenario tidak ramah apa pun di mana kita mungkin ingin mengirim robot, terutama jika itu suatu tempat bisa saja berjarak puluhan juta mil jauhnya, seperti halnya eksplorasi dan kemungkinan pemukiman di tempat lain planet. Saat ini, robot seperti Penjelajah Mars dibangun di Bumi, sesuai dengan ekspektasi kita terhadap apa yang akan mereka temukan ketika mereka tiba. Ini adalah pendekatan yang diambil oleh para robotika karena, tidak ada pilihan lain yang tersedia.

Namun bagaimana jika pabrik miniatur dapat dibangun — yang terdiri dari perangkat lunak khusus, printer 3D, lengan robot, dan peralatan perakitan lainnya — yang mampu memproduksi robot khusus jenis baru berdasarkan kondisi apa pun yang ditemukan pendaratan? Robot-robot ini dapat diasah berdasarkan faktor lingkungan dan tugas yang diminta. Terlebih lagi, dengan menggunakan kombinasi evolusi dunia nyata dan komputasi, generasi berikutnya dari robot-robot ini dapat menjadi lebih baik dalam menghadapi tantangan ini. Itulah yang sedang dikerjakan oleh tim Autonomous Robot Evolution.

“Idenya adalah bahwa apa yang Anda mendarat di planet ini bukanlah sekelompok robot, melainkan sekelompok RoboFabs,” Winfield mengatakan kepada Digital Trends, mengacu pada pembuat robot ARE yang dia dan tim penyelidiknya adalah bangunan. “Robot yang kemudian diproduksi oleh RoboFabs benar-benar diuji di planet sebenarnya lingkungan dan, dengan sangat cepat, Anda mengetahui mana yang akan sukses dan mana tidak."

Matt Hale, seorang postdoc di Bristol Robotics Lab yang sedang membangun RoboFab dan merancang proses pembuatan robot fisik, kepada Digital Tren: “Bagi saya, fitur utama adalah bahwa robot fisik akan tercipta bukan dirancang oleh manusia, melainkan secara otomatis oleh evolusioner. algoritma. Selain itu, perilaku individu ini di dunia fisik akan menjadi masukan bagi algoritma evolusioner, sehingga membantu menentukan robot apa yang akan diproduksi selanjutnya.”

Selamat datang di EvoSphere

Meniru proses evolusi melalui perangkat lunak adalah sebuah konsep yang telah dieksplorasi setidaknya sejak tahun 1940an, dekade yang sama ketika dimana ENIAC, sebuah komputer raksasa berbobot 32 ton yang merupakan komputer digital elektronik serbaguna pertama di dunia yang dapat diprogram, diluncurkan untuk pertama kalinya waktu. Pada tahun-tahun terakhir dekade itu, ahli matematika John von Neumann menyatakan bahwa mungkin ada mesin buatan dibangun yang mampu mereplikasi diri sendiri — artinya ia akan membuat salinan dirinya sendiri, yang kemudian dapat menciptakan lebih banyak salinan salinan.

Konsep Von Neumann, yang mendahului kecerdasan buatan lebih dari setengah dekade, adalah konsep yang revolusioner. Hal ini memicu minat pada bidang yang kemudian dikenal sebagai Artificial Life, atau ALife, yang merupakan kombinasi dari komputer sains dan biokimia yang mencoba mensimulasikan kehidupan alam dan evolusi melalui penggunaan komputer simulasi.

Algoritme evolusioner telah menunjukkan harapan nyata di dunia nyata. Misalnya, algoritma genetika yang dibuat oleh mantan ilmuwan NASA dan insinyur Google Jason Lohn digunakan untuk merancang komponen satelit yang digunakan pada misi luar angkasa NASA yang sebenarnya. “Saya terpesona oleh kekuatan seleksi alam,” kata Lohn untuk buku saya Mesin Berpikir. Apa yang mengejutkan tentang komponen satelit Lohn, yang banyak diulangi oleh algoritme generasi, adalah bahwa hal itu tidak hanya bekerja lebih baik daripada rancangan manusia mana pun, tetapi juga sama sekali tidak dapat dipahami mereka juga. Lohn ingat komponen itu tampak seperti “penjepit kertas bengkok”.

Inilah yang membuat tim ARE bersemangat — bahwa robot yang dapat diciptakan menggunakan proses evolusi ini dapat dioptimalkan dengan cara yang tidak dapat diimpikan oleh pencipta manusia mana pun. “Bahkan ketika kita mengetahui lingkungan dengan baik, evolusi buatan dapat menghasilkan solusi yang sangat baru sehingga tidak pernah terpikirkan oleh manusia,” kata Winfield.

Ada dua bagian utama proyek ARE “EvoSfer.” Aspek perangkat lunak disebut Ecosystem Manager. Winfield mengatakan bahwa mereka bertanggung jawab untuk menentukan “robot mana yang akan dikawinkan.” Proses perkawinan ini menggunakan algoritme evolusi untuk mengulangi robot generasi baru dengan sangat cepat. Proses perangkat lunak menyaring robot apa pun yang mungkin jelas-jelas tidak dapat digunakan, baik karena tantangan produksi atau desain yang jelas-jelas cacat, seperti robot yang muncul luar dalam. Robot “anak-anak” belajar dalam lingkungan virtual yang terkendali di mana kesuksesan akan dihargai. Yang paling sukses kemudian mendapatkan kode genetiknya untuk direproduksi.

Kandidat yang paling menjanjikan diteruskan ke RoboFab untuk dibuat dan diuji. RoboFab terdiri dari printer 3D (satu pada model saat ini, tiga pada akhirnya) yang mencetak kerangka robot, sebelum menyerahkannya kepada robot. lengan untuk memasang apa yang disebut Winfield sebagai “organ”. Ini mengacu pada roda, CPU, sensor cahaya, motor servo, dan komponen lain yang tidak dapat langsung digunakan Dicetak 3D. Terakhir, lengan robot menghubungkan setiap organ ke tubuh utama untuk melengkapi robot.

“Saya tidak akan membahasnya terlalu teknis, tapi ada masalah dengan evolusi dalam simulasi yang kami sebut kesenjangan realitas,” kata Winfield. “Artinya, hal-hal yang dikembangkan secara eksklusif dalam simulasi umumnya tidak berfungsi dengan baik ketika Anda mencoba menjalankannya di dunia nyata. [Alasannya adalah] karena simulasi adalah penyederhanaan, dan merupakan abstraksi dari dunia nyata. Anda tidak dapat melakukan simulasi dunia nyata dengan fidelitas 100% dengan anggaran komputasi yang terbatas.”

Berusaha sekuat tenaga, sulit untuk mensimulasikan dinamika sebenarnya dari dunia nyata. Misalnya, penggerak yang berhasil dalam teori belum tentu berhasil dalam kenyataan yang berantakan. Sensor mungkin tidak memberikan pembacaan bersih seperti yang tersedia dalam simulasi, melainkan perkiraan informasi yang tidak jelas.

Dengan menggabungkan perangkat lunak dan perangkat keras ke dalam umpan balik, para peneliti ARE berpikir mereka mungkin telah mengambil langkah besar untuk memecahkan masalah ini. Saat robot fisik bergerak, keberhasilan dan kegagalannya dapat dimasukkan kembali ke perangkat lunak Ecosystem Manager, sehingga memastikan bahwa robot generasi berikutnya dapat beradaptasi dengan lebih baik.

Risiko replikator yang tidak disengaja

“Harapan besarnya adalah dalam 12 bulan ke depan, kita akan dapat menekan tombol start dan melihat seluruh proses berjalan secara otomatis,” kata Winfield.

Namun, ini tidak akan terjadi di luar angkasa. Awalnya, permohonan untuk penelitian ini lebih cenderung berfokus pada skenario yang tidak ramah di Bumi, seperti membantu menonaktifkan pembangkit listrik tenaga nuklir. Hale mengatakan bahwa tujuan akhir dari “sistem otonom penuh untuk mengembangkan robot yang melakukan tugas di dunia nyata masih beberapa dekade lagi,” meskipun sementara itu, masih banyak aspek yang perlu diperhatikan. dari proyek ini – seperti penggunaan algoritma genetika untuk, dalam kata-kata Winfield, “mengembangkan populasi robot yang heterogen” – akan membuat kemajuan yang berguna mendekati rumah.

Sebagai bagian dari proyek, tim berencana untuk merilis karyanya secara open-source, sehingga orang lain dapat membuat EvoSpheres jika mereka mau. “Bayangkan ini setara dengan akselerator partikel, hanya saja, alih-alih belajar partikel elementer, kami mempelajari koevolusi otak-tubuh dan semua aspeknya,” Winfield dikatakan.

Mengenai garis waktu robot yang bisa mereplikasi diri di luar angkasa, kemungkinan besar akan memakan waktu lama setelah dia pensiun. Apakah dia memperkirakan suatu saat kita akan memiliki koloni robot luar angkasa yang bisa mereplikasi diri? Ya, dengan peringatan. “Fakta bahwa Anda mengirimkan sistem ini ke planet dengan persediaan elektronik yang terbatas, persediaan yang terbatas sensor, persediaan motor yang terbatas membuat benda tersebut tidak bisa lari karena sumber dayanya terbatas,” ujarnya dikatakan. “Sumber daya tersebut akan berkurang karena suku cadang akan rusak seiring berjalannya waktu, jadi dalam arti tertentu, Anda memiliki waktu yang tersedia batasnya karena fakta bahwa semua komponen tersebut pada akhirnya akan gagal — termasuk RoboFabs diri."

Dia sangat ingin memperjelas “aspek keselamatan” proyek ini, yang mungkin akan tetap ada selama proyek tersebut tidak dilaksanakan. memungkinkan robot mengambil bahan dari lingkungannya dan menggunakannya untuk mencetak komponen organ penting secara 3D.

“Alasan mengapa kami lebih memilih pendekatan yang memiliki perangkat keras terpusat adalah karena proses tersebut mudah dihentikan, dan proses dihentikan,” katanya. “Yang tidak kami inginkan adalah terciptanya secara tidak sengaja replikator von Neumann. Itu ide yang sangat buruk.”

Rekomendasi Editor

• Masa depan otomatisasi: Robot akan hadir, namun mereka tidak akan mengambil pekerjaan Anda
• Prostetik yang tidak memerlukan latihan: Di dalam terobosan terbaru dalam bionik
• Robot-robot ini dapat membunuh rumput liar sehingga petani tidak memerlukan herbisida kimia
• Terlalu ramai untuk dikendarai? Jangan khawatir — bar mobil otonom ini akan mengantar Anda
• Ada ledakan EMP raksasa di New Mexico. Jangan khawatir, ini untuk melindungi kita