Роботи који се самореплицирају у развоју спремни да колонизују свемир

„Покушавамо да, ако желите, измислимо потпуно нови начин дизајнирања робота који не захтева да људи заиста раде дизајн“, рекао је Алан Винфилд. „Развијамо машине или роботе еквивалентне вештачкој селекцији на начин на који фармери радимо не само вековима, већ миленијумима… Оно што нас занима је узгој роботи. Мислим то буквално.”

Винфилд, који ради са софтвером и роботским системима од раних 1980-их, професор је когнитивне роботике у лабораторији за роботику у Бристолу на Универзитету Западне Енглеске (УВЕ). Он је такође један од мозгова иза Аутономна еволуција робота (АРЕ) пројекат, вишегодишњи напор који су спровели УВЕ, Универзитет Јорк, Универзитет Единбургх Напиер, Универзитет Сандерленд и Врије Университеит Амстердам. То ће, надају се његови креатори, променити начин на који су роботи дизајнирани и направљени. И све је то захваљујући позајмљивању странице из еволуционе биологије.

Концепт иза АРЕ је, барем хипотетички, једноставан. Колико научнофантастичних филмова можете да замислите где група неустрашивих истраживача слети на планету и, упркос њиховим најбољим покушајима да планирају, налазе се потпуно неспремни за шта год да су сусрет? Ово је реалност за било који од негостољубивих сценарија у којима бисмо можда желели да пошаљемо роботе, посебно када су они места могу бити удаљена десетинама милиона миља, као што је случај са истраживањем и могућим становањем других планете. Тренутно роботи попут Марсовци су изграђене на Земљи, према нашим очекивањима шта ће наћи када стигну. Ово је приступ роботичара јер, па, нема друге доступне опције.

Али шта ако је било могуће поставити минијатурну фабрику врста — која се састоји од специјалног софтвера, 3Д штампача, роботских руку и друга опрема за склапање — која је била у стању да произведе нове врсте прилагођених робота на основу било каквих услова под којима се налазила слетање? Ови роботи би се могли усавршавати према факторима околине и задацима који се од њих захтевају. Штавише, коришћењем комбинације реалног света и рачунарске еволуције, узастопне генерације ових робота могле би да буду још боље у овим изазовима. То је оно на чему ради тим Аутономне Робот Еволутион.

"Идеја је да оно што слетите на планету није гомила робота, то је заправо гомила РобоФабс", Винфилд је рекао за Дигитал Трендс, позивајући се на АРЕ произвођаче робота који су он и његов тим истражитеља зграда. „Роботи које затим производи РобоФабс буквално се тестирају на стварном планетарном окружење и врло брзо схватите који ће бити успешни, а који нису."

Матт Хале, постдоктор у лабораторији за роботику у Бристолу који гради РобоФаб и дизајнира процес по којем производи физичке роботе, рекао је за Дигитал Трендови: „Кључна карактеристика за мене је да ће бити створен физички робот којег није дизајнирала особа, већ аутоматски од стране еволуционара алгоритам. Штавише, понашање ове индивидуе у физичком свету ће се вратити у еволуциони алгоритам и тако помоћи да се диктира шта ће се роботи даље производити.

Добродошли у ЕвоСпхере

Опонашање еволуционих процеса кроз софтвер је концепт који је истражен барем још 1940-их, исте деценије у који је ЕНИАЦ, колос од 32 тоне који је био први програмабилни електронски дигитални рачунар опште намене, покренут за први време. У последњим годинама те деценије, математичар Џон фон Нојман је сугерисао да би вештачка машина могла бити изграђена која је била способна да се самореплицира – што значи да би створила копије себе, које би онда могле створити више копије.

Фон Нојманов концепт, који је претходио вештачкој интелигенцији више од пола деценије, био је револуционаран. То је изазвало интересовање за област која је постала позната као Вештачки живот, или АЛифе, комбинација рачунара науке и биохемије која покушава да симулира природни живот и еволуцију коришћењем рачунара симулације.

Еволуциони алгоритми су показали истинско обећање у стварном свету. На пример, генетски алгоритам који је креирао бивши НАСА научник и Гугл инжењер Џејсон Лон коришћен је за дизајнирање сателитских компоненти које се користе у стварним НАСА свемирским мисијама. „Био сам фасциниран снагом природне селекције“, рекао ми је Лохн за моју књигу Тхинкинг Мацхинес. Оно што је било шокантно у вези са Лохновом сателитском компонентом, коју је алгоритам поновио преко многих генерације, не само да је функционисао боље од било ког људског дизајна, већ је био потпуно несхватљив њих такође. Лохн се сетио да је компонента изгледала као „савијена спајалица“.

Ово је оно због чега је тим АРЕ узбуђен — да би се роботи који се могу креирати коришћењем овог еволуционог процеса могли испоставити да су оптимизовани на начин на који ниједан људски творац не би могао да сања. „Чак и када савршено добро познајемо околину, вештачка еволуција може да дође до решења која су толико нова да ниједан човек на њих не би помислио“, рекао је Винфилд.

Постоје два главна дела пројекта АРЕ „ЕвоСпхере“. Софтверски аспект се зове Ецосистем Манагер. Винфилд је рекао да је одговоран за одређивање „који роботи ће се парити“. Овај процес парења користи еволутивне алгоритме за невероватно брзо понављање нових генерација робота. Софтверски процес филтрира све роботе који би могли бити очигледно неодрживи, било због производних изазова или очигледно грешака у дизајну, као што је робот који се појављује изнутра. „Деца“ роботи уче у контролисаном виртуелном окружењу где ће успех бити награђен. Најуспешнији тада имају свој генетски код доступан за репродукцију.

Кандидати који највише обећавају се прослеђују РобоФаб-у да направи и тестира. РобоФаб се састоји од 3Д штампача (један у тренутном моделу, три евентуално) који штампа скелет робота, пре него што га преда роботу руку да причврсти оно што Винфилд назива „органима“. То се односи на точкове, процесоре, сензоре светлости, серво моторе и друге компоненте које се не могу лако 3Д штампано. Коначно, рука робота повезује сваки орган са главним телом како би комплетирао робота.

„Нећу бити превише технички, али постоји проблем са еволуцијом у симулацији коју називамо јаз у стварности“, рекао је Винфилд. „То значи да ствари које се развијају искључиво у симулацији генерално не раде добро када покушате да их покренете у стварном свету. [Разлог за то је] зато што је симулација поједностављење, то је апстракција стварног света. Не можете симулирати стварни свет са 100% верности на ограниченом буџету за рачунар."

Колико год се трудили, тешко је симулирати стварну динамику стварног света. На пример, локомоција која функционише у теорији можда неће радити у неуредној стварности. Сензори можда не пружају врсту чистих очитавања која су доступна у симулацији, већ нејасне апроксимације информација.

Комбиновањем софтвера и хардвера у повратну петљу, истраживачи АРЕ мисле да су можда направили велики корак ка решавању овог проблема. Док физички роботи путују унаоколо, њихови успеси и неуспеси се могу вратити у софтвер Ецосистем Манагер, обезбеђујући да следећа генерација робота буде још боље прилагођена.

Ризик од ненамерних репликатора

„Велика је нада да ћемо негде током наредних 12 месеци моћи да притиснемо дугме за покретање и да видимо да цео процес ради аутоматски“, рекао је Винфилд.

Ово, међутим, неће бити у свемиру. У почетку је већа вероватноћа да ће се апликације за ово истраживање фокусирати на негостољубиве сценарије на Земљи, као што је помоћ при разградњи нуклеарних електрана. Хејл је рекао да је крајњи циљ „потпуно аутономног система за роботе у развоју који обављају задатак у стварном свету удаљен неколико деценија“, иако су у међувремену аспекти овог пројекта — као што је коришћење генетских алгоритама за, Винфилдовим речима, „развијање хетерогене популације“ робота — учиниће корисни напредак ближе кућа.

Као део пројекта, тим планира да објави своје радове на начин отвореног кода, тако да други могу да направе ЕвоСпхере ако желе. „Замислите ово као неку врсту еквивалента акцелератору честица, осим што уместо проучавања елементарне честице, проучавамо коеволуцију између мозга и тела и све аспекте тога“, Винфилд рекао.

Што се тиче тог временског оквира робота који се самореплицирају у свемиру, вероватно ће бити дуго након што се он повуче. Да ли он предвиђа време у којем ћемо имати колоније свемирских робота који се самореплицирају? Да, уз упозорење. „Чињеница да шаљете овај систем на планету са ограниченом залихама електронике, ограниченом залихама сензори, ограничена понуда мотора значи да ствар не може да побегне јер су то ограничени ресурси“, он рекао. „Ти ресурси ће се смањити јер ће делови временом отказивати, тако да у извесном смислу имате уграђено време ограничење због чињенице да ће све те компоненте на крају отказати - укључујући РобоФабс себе“.

Желео је да разјасни овај „безбедносни аспект“ пројекта, који ће, по свој прилици, постојати све док није могуће да роботи сакупљају материјале из свог окружења и користе их за 3Д штампање критичних компоненти органа.

„Разлог због којег преферирамо приступ који има централизовани део хардвера је тај што је лако зауставити процес, лако га је убити“, рекао је он. „Оно са чиме не желимо да завршимо је ненамерно стварање фон Нојманови репликатори. То би била веома лоша идеја.”

Препоруке уредника

• Будућност аутоматизације: Роботи долазе, али неће узети ваш посао
• Протетика која не захтева праксу: Унутар најновијег открића у бионици
• Ови роботи уништавају коров до смрти, тако да фармерима нису потребни хемијски хербициди
• Превише зујање за вожњу? Не брините - овај аутономни ауто-бар ће возити до вас
• Постоји џиновски ЕМП бластер у Новом Мексику. Не брините, ту је да нас заштити