Gelişen, Kendini Kopyalayan Robotlar Uzayı Kolonileştirmeye Hazır

"İsterseniz, insanların tasarımı yapmasını gerektirmeyen, tamamen yeni bir robot tasarlama yöntemi icat etmeye çalışıyoruz" dedi. Alan Winfield. "Çiftçilerin yaptığı gibi yapay seçilimin makine veya robot eşdeğerini geliştiriyoruz." sadece yüzyıllardır değil, bin yıldır yapıyoruz... Bizim ilgilendiğimiz şey üremek robotlar. Kelimenin tam anlamıyla bunu söylüyorum."

1980'lerin başından bu yana yazılım ve robotik sistemler üzerinde çalışan Winfield, Batı İngiltere Üniversitesi'nin (UWE) Bristol Robotik Laboratuvarı'nda Bilişsel Robotik profesörüdür. Aynı zamanda arkasındaki beyinlerden biri. Otonom Robot Evrimi (ARE) projesi, UWE, York Üniversitesi, Edinburgh Napier Üniversitesi, Sunderland Üniversitesi ve Vrije Universiteit Amsterdam tarafından yürütülen çok yıllık bir çalışmadır. Yaratıcıları bunun robotların tasarlanma ve inşa edilme şeklini değiştireceğini umuyor. Ve bunların hepsi evrimsel biyolojiden bir sayfa ödünç almam sayesinde oldu.

ARE'nin arkasındaki konsept en azından varsayımsal olarak basittir. Bir grup cesur kaşifin bir gezegene indiği kaç tane bilim kurgu filmi aklınıza geliyor? ve en iyi planlama çabalarına rağmen, kendilerini yapacakları her şeye tamamen hazırlıksız bulurlar. rastlamak? Bu, robot göndermek isteyebileceğimiz zorlu senaryoların herhangi birinin gerçeğidir, özellikle de robotların diğerlerinin keşfedilmesi ve olası yerleşiminde olduğu gibi, yerler on milyonlarca mil uzakta olabilir. gezegenler. Şu anda, robotlar gibi Mars gezicileri Geldiklerinde ne bulacaklarına dair beklentilerimize göre Dünya üzerinde inşa ediliyorlar. Robot bilimcilerin benimsediği yaklaşım budur çünkü başka seçenek mevcut değildir.

Peki ya özel yazılımlardan, 3 boyutlu yazıcılardan, robot kollarından ve robotlardan oluşan bir tür minyatür fabrika kurmak mümkün olsaydı? Bulunduğu koşullar ne olursa olsun yeni türde özel robotlar üretebilen diğer montaj ekipmanları iniş? Bu robotlar hem çevresel faktörlere hem de kendilerinden beklenen görevlere göre geliştirilebiliyor. Dahası, gerçek dünya ve hesaplamalı evrimin bir kombinasyonu kullanılarak, bu robotların birbirini izleyen nesilleri bu zorluklarla daha da iyi başa çıkabilir. Autonomous Robot Evolution ekibinin üzerinde çalıştığı şey bu.

"Buradaki fikir şu ki, gezegene indiğiniz şey bir grup robot değil, aslında bir grup RoboFab'tır." Winfield, Digital Trends'e kendisinin ve araştırmacı ekibinin ARE robot imalatçılarına atıfta bulunduğunu söyledi. bina. "Daha sonra RoboFab'lar tarafından üretilen robotlar, kelimenin tam anlamıyla gerçek gezegen ortamında test ediliyor ve çok hızlı bir şekilde hangilerinin başarılı olacağını, hangilerinin başarılı olacağını anlıyorsunuz. değiller."

Matt HaleBristol Robotik Laboratuvarı'nda RoboFab'ı inşa eden ve fiziksel robot üretme sürecini tasarlayan doktora sonrası araştırmacısı Digital'e şunları söyledi: Trendler: “Benim için en önemli özellik, bir kişi tarafından tasarlanmayan, bunun yerine evrimsel süreç tarafından otomatik olarak tasarlanan fiziksel bir robotun yaratılacak olmasıdır. algoritma. Dahası, bu bireyin fiziksel dünyadaki davranışı, evrimsel algoritmaya geri bildirimde bulunarak bundan sonra hangi robotların üretileceğinin belirlenmesine yardımcı olacak."

EvoSphere'e hoş geldiniz

Evrimsel süreçlerin yazılım aracılığıyla taklit edilmesi, en azından 1940'lı yıllara, yani aynı on yıla kadar araştırılan bir kavramdır. Dünyanın ilk programlanabilir, genel amaçlı elektronik dijital bilgisayarı olan 32 tonluk devasa ENIAC ilk kez çalıştırıldı zaman. Bu on yılın son yıllarında matematikçi John von Neumann yapay bir makinenin yapılabileceğini öne sürdü. kendini kopyalayabilen bir yapıydı; yani kendisinin kopyalarını yaratacaktı ve bu da daha sonra daha fazlasını yaratabilecekti. kopyalar.

Von Neumann'ın yapay zekadan yarım on yıldan fazla önce ortaya çıkan konsepti devrim niteliğindeydi. Bilgisayar teknolojilerinin birleşimi olan Yapay Yaşam veya ALife olarak bilinen alana ilgi uyandırdı. bilgisayar kullanımı yoluyla doğal yaşamı ve evrimi simüle etmeye çalışan bilim ve biyokimya simülasyonlar.

Evrimsel algoritmalar gerçek dünya vaatlerini gösterdi. Örneğin, eski NASA bilim insanı ve Google mühendisi Jason Lohn tarafından oluşturulan bir genetik algoritma, gerçek NASA uzay görevlerinde kullanılan uydu bileşenlerini tasarlamak için kullanıldı. Lohn kitabım için bana "Doğal seçilimin gücü beni büyüledi" dedi. Düşünme Makineleri. Lohn'un algoritma tarafından birçok kez yinelenen uydu bileşeninde şok edici olan şey neydi? nesiller boyunca, sadece herhangi bir insan tasarımından daha iyi çalışması değil, aynı zamanda tamamen anlaşılmaz olmasıydı. onlar da. Lohn, bileşenin "bükülmüş bir ataç" gibi göründüğünü hatırladı.

ARE ekibini heyecanlandıran şey de bu; bu evrimsel süreç kullanılarak yaratılabilecek robotların, hiçbir insan yaratıcının hayal bile edemeyeceği bir şekilde optimize edilebileceği. Winfield, "Çevreyi çok iyi bildiğimizde bile yapay evrim, hiçbir insanın aklına gelmeyecek kadar yeni çözümler üretebilir" dedi.

ARE projesinin iki ana bölümü var “EvoSphere.” Yazılım yönüne Ekosistem Yöneticisi denir. Winfield, "hangi robotların çiftleştirileceğinin" belirlenmesinden sorumlu olduğunu söyledi. Bu çiftleşme süreci, yeni nesil robotları inanılmaz derecede hızlı bir şekilde yinelemek için evrimsel algoritmaları kullanıyor. Yazılım süreci, üretim zorlukları ya da tersten görünen bir robot gibi bariz kusurlu tasarımlar nedeniyle bariz bir şekilde yaşaması mümkün olmayan robotları filtreler. “Çocuk” robotlar, başarının ödüllendirileceği kontrollü bir sanal ortamda öğreniyor. En başarılı olanların genetik kodları üreme için uygun hale getirilir.

En umut verici adaylar, oluşturulmaları ve test edilmeleri için RoboFab'a aktarılır. RoboFab, robotu robota teslim etmeden önce robotun iskeletini basan bir 3D yazıcıdan (mevcut modelde bir, sonunda üç) oluşur. Winfield'ın "organlar" dediği şeyleri bağlayan kol. Bunlar tekerlekler, CPU'lar, ışık sensörleri, servo motorlar ve kolayca bulunamayan diğer bileşenleri ifade eder. 3D baskılı. Son olarak robot kolu, robotu tamamlamak için her organı ana gövdeye bağlar.

Winfield, "Fazla teknik konulara girmeyeceğim ancak simülasyondaki evrimle ilgili, gerçeklik boşluğu dediğimiz bir sorun var" dedi. "Bu, yalnızca simülasyonda geliştirilen şeylerin, gerçek dünyada çalıştırılmaya çalışıldığında genellikle pek iyi çalışmadığı anlamına geliyor. [Bunun nedeni] simülasyonun bir basitleştirme olması, gerçek dünyanın bir soyutlaması olmasıdır. Sınırlı bir bilgi işlem bütçesiyle gerçek dünyayı %100 doğrulukla simüle edemezsiniz."

Ne kadar denerseniz deneyin, gerçek dünyanın gerçek dinamiklerini simüle etmek zordur. Örneğin teoride işe yarayan hareket, karmaşık gerçeklikte işe yaramayabilir. Sensörler, simülasyonda mevcut olan türden temiz okumalar sağlayamayabilir, bunun yerine bilgilerin bulanık yaklaşımlarını sağlayabilir.

ARE araştırmacıları, hem yazılımı hem de donanımı bir geri bildirim döngüsünde birleştirerek bu sorunun çözümüne yönelik büyük bir adım atmış olabileceklerini düşünüyor. Fiziksel robotlar etrafta dolaşırken, başarıları ve başarısızlıkları Ecosystem Manager yazılımına geri gönderilebilir ve böylece yeni nesil robotların daha da iyi adapte olması sağlanır.

Yanlışlıkla kopyalayıcıların riski

Winfield, "En büyük umut, önümüzdeki 12 ay içinde başlat düğmesine basıp tüm bu sürecin otomatik olarak çalıştığını görebilmemizdir" dedi.

Ancak bu uzayda olmayacak. Başlangıçta, bu araştırmaya yönelik başvuruların, nükleer santrallerin hizmet dışı bırakılmasına yardımcı olmak gibi, Dünya üzerinde yaşanması zor senaryolara odaklanması daha olasıdır. Hale, "gerçek dünyadaki görevleri yerine getiren robotların evrimleşmesine yönelik tamamen otonom bir sistemin nihai hedefinin birkaç on yıl uzakta olduğunu" söyledi. Winfield'ın sözleriyle "heterojen bir robot popülasyonu geliştirmek" için genetik algoritmaların kullanılması gibi bu projenin uygulanması, robotların robotlara daha yakın olması için yararlı ilerlemeler sağlayacaktır. Ev.

Projenin bir parçası olarak ekip, çalışmalarını açık kaynak olarak yayınlamayı planlıyor, böylece diğerleri isterlerse EvoSpheres oluşturabilecekler. "Bunu parçacık hızlandırıcının bir tür eşdeğeri olarak hayal edin, ancak bunun yerine, Temel parçacıklar üzerinde beyin-beden birlikte evrimini ve bunun tüm yönlerini inceliyoruz." Winfield söz konusu.

Uzayda kendini kopyalayan robotların zaman çizelgesine gelince, emekli olmasının üzerinden çok zaman geçmesi muhtemeldir. Kendi kendini kopyalayan uzay robotlarından oluşan kolonilere sahip olacağımız bir zamanı öngörüyor mu? Evet, uyarılarla birlikte. "Bu sistemi sınırlı miktarda elektronik, sınırlı miktarda malzeme bulunan bir gezegene gönderiyor olmanız gerçeği sensörler, sınırlı motor kaynağı, o şeyin kaçamayacağı anlamına gelir çünkü bunlar sınırlı kaynaklardır" dedi. söz konusu. "Parçalar zamanla bozulacağı için bu kaynaklar azalacak, yani bir bakıma yerleşik bir zamanınız var. RoboFab'lar da dahil olmak üzere bu bileşenlerin eninde sonunda başarısız olacağı gerçeği nedeniyle sınır kendileri."

Projenin muhtemelen devam ettiği sürece var olacak olan bu "güvenlik yönünü" açıklığa kavuşturmak istiyordu. Robotların çevrelerindeki malzemeleri toplaması ve bunları kritik organ bileşenlerini 3 boyutlu olarak basması için kullanması mümkün.

"Merkezileştirilmiş donanıma sahip yaklaşımı tercih etmemizin nedeni, süreci durdurmanın kolay olması, süreci öldürmenin kolay olmasıdır" dedi. "Sonunda olmak istemediğimiz şey, yanlışlıkla von Neumann kopyalayıcıları. Bu çok kötü bir fikir olur."

Editörlerin Önerileri

• Otomasyonun geleceği: Robotlar geliyor ancak işinizi elinizden alamayacaklar
• Pratik gerektirmeyen protezler: Biyonikteki en son atılımın içinde
• Bu robotlar yabani otları öldüresiye öldürüyor, böylece çiftçilerin kimyasal ot ilaçlarına ihtiyacı kalmıyor
• Araba sürmek için çok mu heyecanlısın? Endişelenmeyin; bu otonom araç barı size gelecektir
• New Mexico'da dev bir EMP patlayıcısı var. Endişelenmeyin, o bizi korumak için burada