Attīstoši, pašreplicējoši roboti, kas ir gatavi kolonizēt kosmosu

"Mēs cenšamies, ja vēlaties, izgudrot pilnīgi jaunu robotu projektēšanas veidu, kas neprasa, lai cilvēki faktiski veiktu projektēšanu," sacīja Alans Vinfīlds. “Mēs izstrādājam mākslīgās atlases mašīnu vai robotu ekvivalentu tādā veidā, kā to dara lauksaimnieki esam darījuši ne tikai gadsimtiem, bet arī tūkstošiem gadu… Mēs esam ieinteresēti audzēšanā roboti. Es to domāju burtiski. ”

Vinfīlds, kurš strādā ar programmatūru un robotu sistēmām kopš 80. gadu sākuma, ir kognitīvās robotikas profesors Bristoles Robotikas laboratorijā Rietumanglijas Universitātē (UWE). Viņš ir arī viens no smadzenēm aiz Autonomo robotu evolūcija (ARE) projekts, kas ir vairāku gadu darbs, ko veica UWE, Jorkas Universitāte, Edinburgas Napier universitāte, Sanderlendas Universitāte un Vrije Universiteit Amsterdam. Tā veidotāji cer, ka tas mainīs veidu, kā tiek izstrādāti un būvēti roboti. Un tas viss, pateicoties lapas aizņēmumam no evolūcijas bioloģijas.

ARE jēdziens, vismaz hipotētiski, ir vienkāršs. Cik daudz zinātniskās fantastikas filmu jūs varat iedomāties, kur uz planētas nolaižas bezbailīgu pētnieku grupa un, neraugoties uz viņu labākajiem plānošanas mēģinājumiem, šķiet, ka viņi nav pilnīgi gatavi visam sastapties? Tāda ir realitāte jebkurā no neviesmīlīgajiem scenārijiem, kuros mēs varētu vēlēties nosūtīt robotus, it īpaši, ja tie vietas varētu atrasties desmitiem miljonu jūdžu attālumā, kā tas ir citu vietu izpētei un iespējamai apmešanās vietai. planētas. Pašlaik robotiem patīk Marsa roveri ir uzceltas uz Zemes atbilstoši mūsu cerībām par to, ko viņi atradīs, kad ieradīsies. Šī ir pieeja, ko izmanto roboti, jo nav citu iespēju.

Bet ko darīt, ja būtu iespējams izvietot miniatūru rūpnīcu, kas sastāv no īpašas programmatūras, 3D printeriem, robotu rokām un citas montāžas iekārtas, kas varēja ražot jauna veida pielāgotus robotus, pamatojoties uz jebkādiem apstākļiem nolaišanās? Šos robotus varēja slīpēt gan atbilstoši vides faktoriem, gan tiem nepieciešamajiem uzdevumiem. Turklāt, izmantojot reālās pasaules un skaitļošanas evolūcijas kombināciju, secīgās šo robotu paaudzes varētu uzlabot šos izaicinājumus. Pie tā strādā Autonomous Robot Evolution komanda.

"Ideja ir tāda, ka tas, ko jūs nolaižat uz planētas, nav robotu bars, tas patiesībā ir RoboFabs ķekars." Vinfīlds pastāstīja Digital Trends, atsaucoties uz ARE robotu izgatavotājiem, kas ir viņš un viņa izmeklētāju komanda ēka. "Roboti, kurus pēc tam ražo RoboFabs, tiek burtiski pārbaudīti reālajā planētā vide un ļoti ātri noskaidro, kuras no tām būs veiksmīgas un kuras nav."

Mets Heils, Bristoles robotikas laboratorijas postdoc, kurš būvē RoboFab un izstrādā procesu, ar kuru tas ražo fiziskus robotus, pastāstīja Digital Tendences: “Manā galvenā iezīme ir tāda, ka tiks izveidots fizisks robots, kuru nav izstrādājis cilvēks, bet gan automātiski evolūcija algoritms. Turklāt šī indivīda uzvedība fiziskajā pasaulē tiks iekļauta evolūcijas algoritmā un tādējādi palīdzēs noteikt, kādi roboti tiks ražoti tālāk.

Laipni lūdzam EvoSphere

Evolūcijas procesu atdarināšana, izmantojot programmatūru, ir jēdziens, kas ir pētīts vismaz 1940. gados, tajā pašā desmitgadē. kurš ENIAC, 32 tonnas smags koloss, kas bija pasaulē pirmais programmējamais, vispārējas nozīmes elektroniskais digitālais dators, tika palaists pirmo reizi. laiks. Šīs desmitgades pēdējos gados matemātiķis Džons fon Neimans ierosināja, ka varētu būt mākslīga mašīna būvēts, kas varēja pašreplicēties — tas nozīmē, ka tas radītu sevis kopijas, kas pēc tam varētu radīt vairāk kopijas.

Fon Neimana koncepcija, kas vairāk nekā pusdesmit gadu bija pirms mākslīgā intelekta, bija revolucionāra. Tas izraisīja interesi par jomu, kas ir kļuvusi pazīstama kā mākslīgā dzīve vai ALife, datoru kombinācija zinātne un bioķīmija, kas mēģina simulēt dabisko dzīvi un evolūciju, izmantojot datoru simulācijas.

Evolūcijas algoritmi ir parādījuši patiesu reālās pasaules solījumu. Piemēram, ģenētiskais algoritms, ko izveidojis bijušais NASA zinātnieks un Google inženieris Džeisons Lons, tika izmantots, lai izstrādātu satelīta komponentus, ko izmantoja faktiskajās NASA kosmosa misijās. "Mani fascinēja dabiskās atlases spēks," man stāstīja Lons par manu grāmatu Domāšanas mašīnas. Kas bija šokējoši par Lona satelīta komponentu, ko algoritms atkārtoja daudzos paaudzēm, ir tas, ka tas ne tikai darbojās labāk nekā jebkurš cilvēka dizains, bet arī bija pilnīgi nesaprotams arī viņiem. Lons atcerējās, ka komponents izskatījās kā “saliekta papīra saspraude”.

Tas ir tas, par ko ARE komanda ir sajūsmā — ka roboti, kurus var izveidot, izmantojot šo evolūcijas procesu, varētu izrādīties optimizēti tādā veidā, par ko neviens cilvēku radītājs nekad nevarētu sapņot. "Pat tad, ja mēs lieliski pārzinām vidi, mākslīgā evolūcija var piedāvāt risinājumus, kas ir tik jauni, ka neviens cilvēks par tiem nebūtu iedomājies," sacīja Vinfīlds.

ARE projektam ir divas galvenās daļas "EvoSphere." Programmatūras aspektu sauc par ekosistēmu pārvaldnieku. Vinfīlds teica, ka tas ir atbildīgs par noteikšanu, "kurus robotus var pārot". Šajā pārošanās procesā tiek izmantoti evolūcijas algoritmi, lai neticami ātri atkārtotu jaunas robotu paaudzes. Programmatūras process filtrē visus robotus, kas varētu būt acīmredzami dzīvotnespējīgi vai nu ražošanas problēmu, vai acīmredzami kļūdainu dizainu dēļ, piemēram, robotu, kas izskatās no iekšpuses. “Bērnu” roboti mācās kontrolētā virtuālajā vidē, kur veiksme tiks atalgota. Veiksmīgākie pēc tam dara pieejamu ģenētisko kodu reprodukcijai.

Daudzsološākie kandidāti tiek nodoti RoboFab, lai tie izveidotu un pārbaudītu. RoboFab sastāv no 3D printera (viens pašreizējā modelī, galu galā trīs), kas izdrukā robota skeletu pirms tā nodošanas robotam. roku, lai piestiprinātu to, ko Vinfīlds sauc par “orgāniem”. Tie attiecas uz riteņiem, centrālajiem procesoriem, gaismas sensoriem, servomotoriem un citām sastāvdaļām, kuras nevar viegli uzstādīt 3D drukāts. Visbeidzot, robota roka katru orgānu savieno ar galveno korpusu, lai pabeigtu robotu.

"Es nekļūšu pārāk tehnisks, bet simulācijas evolūcijā ir problēma, ko mēs saucam par realitātes plaisu," sacīja Vinfīlds. “Tas nozīmē, ka lietas, kas izstrādātas tikai simulācijā, parasti nedarbojas ļoti labi, mēģinot tās palaist reālajā pasaulē. [Iemesls tam ir], jo simulācija ir vienkāršojums, tā ir reālās pasaules abstrakcija. Jūs nevarat simulēt reālo pasauli ar 100% precizitāti ar ierobežotu skaitļošanas budžetu.

Mēģiniet, lai arī kā jūs varētu, ir grūti simulēt reālās pasaules faktisko dinamiku. Piemēram, pārvietošanās, kas darbojas teorētiski, var nedarboties nekārtīgā realitātē. Sensori, iespējams, nenodrošina tādus tīrus rādījumus, kas pieejami simulācijā, bet gan izplūdušu informācijas tuvinājumu.

Apvienojot gan programmatūru, gan aparatūru atgriezeniskās saites cilpā, ARE pētnieki domā, ka viņi, iespējams, ir spēruši lielu soli šīs problēmas risināšanā. Fiziskiem robotiem ceļojot apkārt, viņu panākumus un neveiksmes var atgriezt Ecosystem Manager programmatūrai, nodrošinot, ka nākamās paaudzes roboti ir vēl labāk pielāgoti.

Nejaušu replikatoru risks

"Lielā cerība ir, ka dažkārt nākamo 12 mēnešu laikā mēs varēsim nospiest starta pogu un redzēt, ka viss process darbojas automātiski," sacīja Vinfīlds.

Tomēr tas nebūs kosmosā. Sākotnēji šī pētījuma pieteikumi, visticamāk, koncentrēsies uz 0n neviesmīlīgiem scenārijiem uz Zemes, piemēram, palīdzot pārtraukt atomelektrostaciju ekspluatāciju. Heils teica, ka galīgais mērķis "pilnībā autonomai sistēmai robotiem, kas attīsta, kas veic reālās pasaules uzdevumus, ir vairākas desmitgades attālumā", lai gan tikmēr aspekti Šis projekts, piemēram, ģenētisko algoritmu izmantošana, lai, Vinfīlda vārdiem sakot, "attīstītu neviendabīgu robotu populāciju", dos noderīgus panākumus tuvāk mājas.

Projekta ietvaros komanda plāno izlaist savus darbus atvērtā pirmkoda veidā, lai citi, ja vēlas, varētu izveidot EvoSpheres. "Iedomājieties to kā sava veida daļiņu paātrinātāja ekvivalentu, izņemot to, nevis studēt elementārdaļiņas, mēs pētām smadzeņu un ķermeņa koevolūciju un visus ar to saistītos aspektus," sacīja Vinfīlds teica.

Kas attiecas uz pašreplicējošo robotu laika grafiku kosmosā, tas, visticamāk, paies vēl ilgi pēc viņa aiziešanas pensijā. Vai viņš paredz laiku, kad mums būs pašreplicējošu kosmosa robotu kolonijas? Jā, ar brīdinājumiem. "Fakts, ka jūs sūtāt šo sistēmu uz planētu ar ierobežotu elektronikas piegādi, ierobežotu piegādi sensori, ierobežots motoru piedāvājums nozīmē, ka lieta nevar aizbēgt, jo tie ir ierobežoti resursi, ”viņš teica. "Šie resursi samazināsies, jo daļas laika gaitā neizdosies, tāpēc savā ziņā jums ir iebūvēts laiks ierobežojums, jo visi šie komponenti galu galā neizdosies, tostarp RoboFabs paši."

Viņš vēlējās izskaidrot šo projekta "drošības aspektu", kas, domājams, pastāvēs tik ilgi, kamēr tas nebūs robotiem ir iespējams savākt materiālus no apkārtnes un izmantot tos, lai 3D drukātu kritiskos orgānu komponentus.

"Iemesls, kāpēc mēs dodam priekšroku pieejai, kurai ir centralizēta aparatūra, ir tas, ka procesu ir viegli apturēt, bet procesu ir viegli iznīcināt," viņš teica. “Tas, ar ko mēs nevēlamies beigties, ir nejauša radīšana fon Neimaņa replikatori. Tā būtu ļoti slikta ideja. ”

Redaktoru ieteikumi

• Automatizācijas nākotne: roboti nāk, bet tie neaizņems jūsu darbu
• Protezēšana, kam nav nepieciešama prakse: jaunākais bionikas sasniegums
• Šie roboti iznīcina nezāles līdz nāvei, lai lauksaimniekiem nebūtu nepieciešami ķīmiski herbicīdi
• Vai esat pārāk satraukts, lai brauktu? Neuztraucieties — šis autonomais auto bārs brauks pie jums
• Ņūmeksikā ir milzīgs EMP blasteris. Neuztraucieties, tas ir šeit, lai mūs aizsargātu