Besivystantys, savaime besidauginantys robotai, pasiruošę kolonizuoti erdvę

„Jei norite, mes stengiamės išrasti visiškai naują robotų kūrimo būdą, kuriam nereikalaujama, kad žmonės iš tikrųjų atliktų projektavimą“, - sakė jis. Alanas Winfieldas. „Mes kuriame dirbtinės atrankos mašiną ar robotą ekvivalentą taip, kaip ūkininkai užsiimame ne tik šimtmečius, bet ir tūkstantmečius... Mus domina veisimas robotai. Aš tai turiu galvoje pažodžiui."

Winfieldas, su programine įranga ir robotinėmis sistemomis dirbantis nuo devintojo dešimtmečio pradžios, yra Vakarų Anglijos universiteto (UWE) Bristolio robotikos laboratorijos kognityvinės robotikos profesorius. Jis taip pat yra vienas iš už Autonominio roboto evoliucija (ARE) projektas, daugiametis UWE, Jorko universiteto, Edinburgo Napier universiteto, Sanderlando universiteto ir Vrije Universiteit Amsterdam pastangos. Jo kūrėjai tikisi, kad tai pakeis robotų projektavimo ir gamybos būdą. Ir visa tai dėka pasiskolinimo iš evoliucinės biologijos puslapio.

ARE koncepcija, bent jau hipotetiškai, yra paprasta. Kiek galite įsivaizduoti mokslinės fantastikos filmų apie tai, kur planetoje nusileidžia grupė drąsių tyrinėtojų ir, nepaisant jų geriausių bandymų planuoti, yra visiškai nepasiruošę bet kam susidurti? Tai yra bet kurio iš nesvetingų scenarijų, kai galbūt norėtųsi siųsti robotus, realybė, ypač kai vietos gali būti nutolusios dešimtis milijonų mylių, kaip ir tyrinėjant ir galimai apgyvendinant kitas planetos. Šiuo metu robotai mėgsta Marso marsaeigiai yra pastatyti Žemėje, atsižvelgiant į mūsų lūkesčius, ką jie ras atvykę. Tokio požiūrio laikosi robotai, nes nėra kitos galimybės.

Bet kas būtų, jei būtų įmanoma dislokuoti miniatiūrinę gamyklą, kurią sudaro speciali programinė įranga, 3D spausdintuvai, robotų rankos ir kita surinkimo įranga, kuri galėjo pagaminti naujų tipų nestandartinius robotus pagal bet kokias sąlygas nusileidimas? Šiuos robotus būtų galima šlifuoti tiek pagal aplinkos veiksnius, tiek pagal jiems reikalingas užduotis. Be to, naudojant realaus pasaulio ir skaičiavimo evoliucijos derinį, iš eilės šių robotų kartos būtų galima dar geriau susidoroti su šiais iššūkiais. Tuo dirba „Autonomous Robot Evolution“ komanda.

„Idėja yra ta, kad tai, ką tu nusileisi planetoje, nėra robotų krūva, o iš tikrųjų krūva RoboFabs. Winfieldas pasakojo „Digital Trends“, turėdamas omenyje ARE robotų gamintojus, kuriuos jis ir jo tyrėjų komanda yra pastatas. „Robotai, kuriuos vėliau gamina RoboFabs, yra tiesiogine prasme išbandomi tikroje planetoje aplinką ir labai greitai supranti, kurios iš jų bus sėkmingos, o kurios nėra."

Mattas Hale'as, Bristolio robotikos laboratorijos postdoc, kuri kuria RoboFab ir kuria fizinių robotų gamybos procesą, pasakojo Digital Tendencijos: „Man svarbiausia yra tai, kad bus sukurtas fizinis robotas, kurį sukūrė ne žmogus, o automatiškai evoliucinis algoritmas. Be to, šio asmens elgesys fiziniame pasaulyje atsilieps evoliuciniam algoritmui ir taip padės nulemti, kokie robotai bus gaminami toliau.

Sveiki atvykę į EvoSphere

Evoliucinių procesų imitavimas naudojant programinę įrangą yra koncepcija, kuri buvo ištirta bent jau 1940 m., tą patį dešimtmetį. kuris ENIAC, 32 tonų sveriantis kolosas, pirmasis pasaulyje programuojamas, bendrosios paskirties elektroninis skaitmeninis kompiuteris, buvo paleistas pirmą kartą. laikas. Paskutiniais to dešimtmečio metais matematikas Johnas von Neumannas pasiūlė, kad gali būti dirbtinė mašina sukurta taip, kad galėtų pasikartoti savaime – tai reiškia, kad ji sukurtų savo kopijas, kurios vėliau galėtų sukurti daugiau kopijų.

Von Neumanno koncepcija, kuri daugiau nei pusę dešimtmečio buvo ankstesnė nei dirbtinis intelektas, buvo revoliucinė. Tai sukėlė susidomėjimą sritimi, kuri buvo žinoma kaip dirbtinis gyvenimas arba ALife, kompiuterių derinys. mokslas ir biochemija, bandantys imituoti natūralų gyvenimą ir evoliuciją naudojant kompiuterį simuliacijos.

Evoliuciniai algoritmai parodė tikrą realų pažadą. Pavyzdžiui, buvusio NASA mokslininko ir Google inžinieriaus Jasono Lohno sukurtas genetinis algoritmas buvo naudojamas kuriant palydovinius komponentus, naudojamus tikrosiose NASA kosminėse misijose. „Mane sužavėjo natūralios atrankos galia“, – mano knygai pasakė Lohnas Mąstymo mašinos. Kas buvo šokiruojantis Lohno palydoviniame komponente, kurį algoritmas kartojo daugeliui kartoms, yra tai, kad jis ne tik veikė geriau nei bet koks žmogaus sumanymas, bet ir buvo visiškai nesuprantamas juos taip pat. Lohnas prisiminė, kad komponentas atrodė kaip „sulenkta sąvaržėlė“.

Būtent tuo ARE komanda džiaugiasi – kad robotai, kuriuos galima sukurti naudojant šį evoliucinį procesą, gali būti optimizuoti taip, apie ką joks kūrėjas negalėjo svajoti. „Net kai puikiai pažįstame aplinką, dirbtinė evoliucija gali sugalvoti tokius naujus sprendimus, kad joks žmogus nebūtų apie juos pagalvojęs“, – sakė Winfieldas.

Yra dvi pagrindinės ARE projekto dalys „EvoSphere“. Programinės įrangos aspektas vadinamas ekosistemų tvarkytuvu. Winfieldas teigė, kad jis yra atsakingas už nustatymą, „kurie robotai turi būti suporuoti“. Šiame poravimosi procese naudojami evoliuciniai algoritmai, kad neįtikėtinai greitai kartotųsi naujos kartos robotai. Programinės įrangos procesas išfiltruoja visus robotus, kurie gali būti akivaizdžiai neperspektyvūs dėl gamybos iššūkių arba dėl akivaizdžiai ydingo dizaino, pavyzdžiui, roboto, kuris atrodo iš vidaus. „Vaikų“ robotai mokosi valdomoje virtualioje aplinkoje, kur bus atlyginta už sėkmę. Sėkmingiausiųjų tada jų genetinis kodas yra prieinamas dauginimuisi.

Perspektyviausi kandidatai perduodami RoboFab kurti ir išbandyti. „RoboFab“ sudaro 3D spausdintuvas (vienas dabartiniame modelyje, galiausiai trys), kuris atspausdina roboto skeletą prieš perduodant jį robotui. ranka pritvirtinti tai, ką Winfieldas vadina „organais“. Tai reiškia ratus, procesorius, šviesos jutiklius, servo variklius ir kitus komponentus, kurių negalima lengvai 3D atspausdinta. Galiausiai, roboto ranka kiekvieną organą prijungia prie pagrindinio korpuso, kad užbaigtų robotą.

„Nesiimsiu per daug techniškai, bet yra modeliavimo evoliucijos problema, kurią mes vadiname realybės spraga“, - sakė Winfieldas. „Tai reiškia, kad dalykai, sukurti tik modeliuojant, paprastai neveikia labai gerai, kai bandote juos paleisti realiame pasaulyje. [To priežastis yra], nes modeliavimas yra supaprastinimas, tai realaus pasaulio abstrakcija. Negalite imituoti realaus pasaulio su 100% tikslumu su ribotu skaičiavimo biudžetu.

Kad ir kaip galėtumėte, sunku imituoti tikrąją realaus pasaulio dinamiką. Pavyzdžiui, judėjimas, kuris veikia teoriškai, gali neveikti netvarkingoje realybėje. Jutikliai gali neteikti tokių švarių rodmenų, kuriuos galima gauti modeliuojant, o neaiškius informacijos apytikslius duomenis.

Sujungę programinę ir aparatinę įrangą į grįžtamojo ryšio kilpą, ARE mokslininkai mano, kad jie galėjo žengti didelį žingsnį šios problemos sprendimo link. Kai fiziniai robotai keliauja aplink, jų sėkmės ir nesėkmės gali būti grąžintos į Ecosystem Manager programinę įrangą, užtikrinant, kad naujos kartos robotai būtų dar geriau pritaikyti.

Netyčinių replikatorių rizika

„Didelė viltis yra ta, kad kažkada per ateinančius 12 mėnesių galėsime paspausti pradžios mygtuką ir pamatyti, kad visas šis procesas vyks automatiškai“, – sakė Winfieldas.

Tačiau tai nebus erdvėje. Iš pradžių, taikant šį tyrimą, labiau tikėtina, kad Žemėje bus sutelkta 0n nepalankių scenarijų, pavyzdžiui, padedama nutraukti atominių elektrinių eksploatavimą. Hale'as teigė, kad galutinis tikslas sukurti „visiškai autonomišką besivystančių robotų, atliekančių realaus pasaulio užduotį“, tikslas yra už kelių dešimtmečių“, nors tuo tarpu aspektai Šio projekto įgyvendinimas, pvz., genetinių algoritmų naudojimas, siekiant, Winfieldo žodžiais, „išvystyti nevienalytę robotų populiaciją“, bus naudingos pažangos arčiau namai.

Vykdydama projektą, komanda planuoja išleisti savo darbus atvirojo kodo būdu, kad kiti, jei nori, galėtų kurti „EvoSpheres“. „Įsivaizduokite tai kaip tam tikrą dalelių greitintuvo atitikmenį, išskyrus tai, užuot studijavęs elementarias daleles, mes tiriame smegenų ir kūno koevoliuciją ir visus to aspektus“, – sako Winfieldas. sakė.

Kalbant apie tą savaime replikuojančių robotų erdvėje laiko juostą, tikėtina, kad po jo išėjimo į pensiją praeis daug laiko. Ar jis numato laiką, kai turėsime savaime besidauginančių kosminių robotų kolonijas? Taip, su išlygomis. „Faktas, kad jūs siunčiate šią sistemą į planetą, kurioje yra ribotas elektronikos tiekimas, ribotas tiekimas jutikliai, ribotas variklių tiekimas reiškia, kad daiktas negali pabėgti, nes tai yra riboti ištekliai“, – jis sakė. „Tie ištekliai sumažės, nes laikui bėgant dalys suges, taigi tam tikra prasme jūs turite įmontuotą laiką apriboti, nes galiausiai visi šie komponentai suges, įskaitant RoboFabs patys“.

Jis norėjo paaiškinti šį projekto „saugos aspektą“, kuris, tikėtina, egzistuos tol, kol jo nebus. Robotai gali surinkti medžiagas iš savo aplinkos ir panaudoti jas svarbiems organų komponentams 3D spausdinti.

„Priežastis, kodėl mes teikiame pirmenybę metodui, kuris turi centralizuotą aparatūros dalį, yra ta, kad procesą lengva sustabdyti, o procesą lengva sunaikinti“, – sakė jis. „Tai, kuo mes nenorime baigti, yra netyčia sukurti von Neumann replikatoriai. Tai būtų labai bloga mintis“.

Redaktorių rekomendacijos

• Automatizavimo ateitis: ateina robotai, bet jie neatims jūsų darbo
• Protezavimas, kuriam nereikia praktikos: naujausias bionikos proveržis
• Šie robotai naikina piktžoles, kad ūkininkams nereikėtų cheminių herbicidų
• Per daug triukšminga, kad vairuotum? Nesijaudinkite – šis autonominis baras nuvažiuos pas jus
• Naujojoje Meksikoje yra milžiniškas EMP sprogdiklis. Nesijaudinkite, jis skirtas mus apsaugoti