Robią to bakterie. Robią to wirusy. Robaki, ssaki, a nawet pszczoły - wszyscy to robią. Każda żywa istota na Ziemi rozmnaża się, bez względu na to, czy jest bezpłciowa (nudna), czy seksualna (zabawna). Roboty tego nie robią. Maszyny stalowe nie są zbyt zainteresowane reprodukcją. Ale może się nauczą. Naukowcy zajmujący się robotyką ewolucyjną starają się zmusić maszyny do przystosowania się do świata i ostatecznie do samodzielnego rozmnażania się, jak organizmy biologiczne.
Na przykład pewnego dnia dwa roboty, które są szczególnie dobrze przystosowane do określonego środowiska, będą w stanie połączyć swoje geny (ok, kod), aby za pomocą drukarki 3D stworzyć małe robotyczne dziecko, które będzie miało moc swoich dwóch przodków. Jeśli to podejście zadziała, może doprowadzić do powstania robotów, które same się konstruują, tworząc doskonale dostosowane morfologie i zachowania, o których inżynierowie nigdy nie śnili.
Dzieci robotów
Wydaje się to dziwne i trochę niepokojące, ale robotyka ewolucyjna już robi tak fantastyczne projekty. Na przykład inżynierowie z Australii opracowali w zeszłym roku roboty, które początkowo generowały losowo 20 kształtów. W wirtualnej symulacji sprawdzili, jak dobrze każdy z nich będzie chodził po różnych powierzchniach, czyli przetestowali „przydatność” pod względem przeżycia najlepiej przystosowanych. Następnie dobierali najlepszych wykonawców i „kojarzyli” ich, aby wyprodukować podobne nogi - czyli dzieci. Badacze robili to w kółko, z pokolenia na pokolenie i stworzyli nogi, które były zaskakująco przystosowane do chodzenia po twardym podłożu, żwirze lub wodzie. Projekty są szalone - jak ludzie z drzew tańczący tańce Fortnite (dobre na solidny grunt)i dziwnie zdeformowane nogi słonia (dobre do wody).
Jaki jest główny pomysł? Tradycyjnie inżynierowie rozpoczynając projektowanie robota korzystają ze starych pomysłów. Dlaczego łaziki mają sześć kół? Ponieważ samochody sześciokołowe dobrze sprawdzały się wcześniej na Marsie. Jednak projektanci mogli coś przeoczyć. Piękno ewolucji polega na tym, że nieustannie napotyka ona szalone pomysły. Na przykład nikt nie rozwinął grzyba do penetrowania i zwalczania mrówek w lesie deszczowym - jest to niezwykła strategia wynikająca z generowania losowych mutacji i doboru naturalnego.
Podobnie jak w naturze, to mutacje będą determinować ewolucję gatunków robotów. Różnorodność jest ważna. Kiedy dwa organizmy tworzą dziecko, łączą się ich geny, ale wchodzą do nich również mutacje, co może prowadzić do pojawienia się u dziecka unikalnych cech, np. Nieco zmienionego wzoru na skrzydłach. Ten rodzaj mutacji sprawia, że potomstwo jest mniej lub bardziej przystosowane do określonego środowiska. Jeśli jest to mutacja niekorzystna, zwierzę nie rozmnaża się tak wydajnie (lub nie rozmnaża się wcale), a te zmutowane geny nie są przekazywane następnemu pokoleniu.
Zobacz, czym zajmuje się informatyk Gush Ayben z Wolnego Uniwersytetu w Amsterdamie. Bierze dwa stosunkowo proste roboty, składające się z połączonych ze sobą modułów i łączy je, łącząc ich „genomy”, które niosą informacje, powiedzmy, o ubarwieniu. Dodaje również szum do tej kombinacji danych, która naśladuje biologiczną mutację, nieznacznie zmieniając potomstwo, tak że nie jest to tylko mieszanka rodzicielska. „Jeden rodzic jest całkowicie zielony, a drugi zupełnie niebieski” - mówi Ayben. „Dla dziecka niektóre moduły będą niebieskie, inne zielone, ale główka jest biała. To jest efekt mutacji”.
Film promocyjny:
Wraz z tą zmianą w projektowaniu robotów pojawia się nowy rodzaj kreatywności. „Daje ci różnorodność i możliwość eksploracji obszarów przestrzeni projektowej, w które normalnie się nie wchodzisz” - mówi badacz David Howard, który opracował ewoluujący system nóg i niedawno opublikował artykuł o ewolucyjnej robotyce w Nature Machine Intelligence. „Jedną z rzeczy, która sprawia, że naturalna ewolucja jest potężna, jest idea, że może ona faktycznie przystosować stworzenie do swojego środowiska”.
Chodzi o to, aby roboty dostosowywały się do nisz w określonym środowisku w podobny sposób. Załóżmy, że potrzebujesz robota, który samodzielnie eksploruje dżunglę. Oznacza to, że potrzebuje algorytmów kontrolujących sposób poruszania się przez roślinność, a także morfologii pasującej do gęstego lasu (czyli bez wirników). Najpierw musisz wymodelować to środowisko nawigacji, wybrać i wybrać te roboty, które wykonują najlepszą robotę, a następnie na tej podstawie zaprojektować nieco zmodyfikowane maszyny fizyczne.
„Otrzymaliśmy wiele małych robotów, które były proste i tanie w produkcji” - mówi Howard. „Wyślemy je, a niektóre będą lepsze od innych”. Jeśli robot nie wraca, to nie „pasuje” - dobór naturalny w akcji. Ci, którzy to zrobią, rozpoczną nową generację, która zostanie automatycznie wydrukowana w 3D. W ten sposób ewoluują gatunki robotów. Howard uważa, że takie systemy będą powszechne za 20 lat.
Swoją drogą, o drukarkach 3D
Materiały, z których te roboty zostaną wykonane, stanowią niewielki problem. „Jeśli druk 3D rozwija się szybciej, ten pomysł staje się rzeczywistością, ale nowoczesne drukarki działają bardzo wolno” - mówi Juan Cristobal Zagal, który studiuje robotykę ewolucyjną na Uniwersytecie Chile. Zarówno maszyny, jak i materiały drukowane są bardzo drogie. Ale drukarki 3D mogą już pracować z różnymi materiałami, w tym metalem, a to sprawi, że będą szybsze i tańsze.
Ogólnie rzecz biorąc, zasięg i zakres tych robotów będzie w dużej mierze zależał od tego, w jaki sposób te systemy ewolucyjne będą twórczo wykorzystywać materiały. Tworząc konwencjonalne roboty, inżynierowie wiedzą, jakich materiałów użyć, od metalu w silnikach po włókno węglowe w kończynach - a wiedza ta ewoluowała przez dziesięciolecia badań. Jednak roboty ewolucyjne otwierają nowe podejście do wykorzystania materiałów. Być może plastikowa noga będzie lepsza w chodzeniu w określonym środowisku niż włókno węglowe. Jeśli robot przeżyje, to jest coś w kombinacji komponentów i materiałów, które sprawiły, że nadawał się do pracy lub, w sensie ewolucyjnym, do swojej niszy.
Czy uważasz, że roboty ewolucyjne mają przyszłość?
Ilya Khel