Учёные и инженеры из Северо-Западного университета в Иллинойсе (США) разработали модульного робота, который легко адаптируется к окружающей среде и отличается повышенной ловкостью — универсальное решение, которое можно использовать в самых разных условиях.
Обычно роботы создаются под конкретные условия. Складской робот без труда скользит по ровной бетонной поверхности, а роботы-собаки могут подниматься и спускаться по лестницам. Однако если поместить их в непривычную для себя среду, у таких роботов сразу возникают проблемы. Даже роботы, предназначенные для работы на открытом воздухе и обычно способные передвигаться по неровной местности, могут испытывать трудности с задачами, для решения которых они не были запрограммированы.
В Северо-Западном университете решили использовать совершенно иной подход для создания робота. Вместо того чтобы проектировать роботов для конкретных условий или пытаться предсказать каждый возможный сценарий, они экспериментируют с машинами, которые могут перестраиваться и адаптировать свои движения в зависимости от ситуации.
В результате кропотливой работы получилась так называемая «шагающая метамашина» — прочный модульный робот, который выглядит весьма странно. Тем не менее, авторы проекта утверждают, что их разработку можно буквально разрезать пополам, и она продолжит функционировать.
Робот состоит из множества модулей, похожих на детали конструктора Lego, которые могут собираться в различные конфигурации. Каждый модуль представляет собой функционального робота, содержащего батарею, двигатель и компьютер. Конструкция относительно проста – центральный шар и две примыкающие к нему руки (или ноги), которые могут вращаться вокруг одной оси.
Сам по себе модуль может самостоятельно катиться, скручиваться и прыгать. Однако в собранном виде начинается самое интересное. Обмениваясь данными через внутренние компьютеры, робот может прыгать, ползать, катиться, волнообразно двигаться и выполнять множество других движений, которые, честно говоря, хаотичны и трудно поддаются описанию, но при этом весьма эффективны. По сути, робот делает все необходимое, чтобы добраться из точки А в точку В.
В этом и заключается его «неуязвимость». Если какой-либо модуль отделится от узла или получит повреждения, остальная часть машины найдет способ продолжить движение, выполняя свою основную задачу.
Ещё более интересной выглядит информация о том, что учёные для создания робота обратились к возможностям искусственного интеллекта. Они предоставили ИИ набор строительных блоков, модулей и простую цель: найти наиболее эффективный способ передвижения. После этого ИИ выполнил процесс, во многом напоминающий естественную эволюцию.
В рамках компьютерной симуляции искусственный интеллект сгенерировал тысячи возможных конфигураций роботов. Каждая конструкция была протестирована в бесчисленных экстремальных виртуальных средах. Наиболее успешные конструкции, те, которые лучше перемещались на большее расстояние или справлялись с препятствиями, были сохранены. Из поколения в поколение конструкции совершенствовались, пока искусственный интеллект в конечном итоге не создал высокоэффективные конфигурации, о которых человек, может, никогда и не подумал бы. Окончательные варианты были перенесены в реальную жизнь.
В ходе полевых испытаний созданный робот эффективно передвигался по различным неровным поверхностям, включая траву, гравий и грязь. Для большинства роботов потеря одной детали делает остальную часть машины непригодной для использования. Но «шагающая метамашина» смогла адаптироваться и продолжать движение даже после потери какой-либо конечности.
Пока технология находится на самой ранней стадии развития. В настоящее время у машины нет внешних датчиков. Она не может видеть препятствия или составлять карту окружающей среды. Она даже толком не знает, куда направляется. Большая часть её интеллекта сосредоточена внутри. Робот может определять свою собственную ориентацию (перевёрнут ли он или застрял) и положение модулей. Кроме того, он очень медленный и не обладает сенсорными возможностями для решения реальных задач.
Даже сами учёные признают, что на данный момент робот не особенно полезен. Но полезность не является главной целью, по крайней мере, пока. Одна из целей проекта — изменить представление инженеров о роботах. Благодаря эволюционной робототехнике, основанной на искусственном интеллекте, исследователи достигли наиболее фундаментальной черты любого эволюционирующего вида — выживания.
