Международный коллектив инженеров создал необычного робота, который умеет самостоятельно анализировать характер повреждений на его конечностях и «разумным образом» адаптировать свою походку для максимально быстрого и экономичного передвижения, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
«Когда у животных ломаются конечности или кости, они не начинают учиться ходить или двигать лапами полностью с нуля. Вместо этого у них есть интуитивное чувство того, как вести себя в таких ситуациях. Оно помогает им разумным образом выбрать несколько новых манер движения, проверить их на практике и выбрать ту, которая работает даже при травме лап. Мы создали роботов, которые умеют делать то же самое», — рассказал Жан-Баптист Море (Jean-Baptiste Mouret) из университета Пьера и Марии Кюри в Париже (Франция).
Море и его коллеги создали целую серию роботов, способного к адаптации и своеобразной самопочинке, научив их предсказывать то, как изменится эффективность работы их конечностей и суставов при отключении произвольных частей их двигательного аппарата.
Как рассказывают ученые,
перед каждым включением робот прокручивает на своем процессоре целый набор компьютерных симуляций самого себя, при помощи которых он составляет «карту» эффективности всех возможных манер движения, в которых задействованы все или лишь часть его конечностей. При поломке он использует эту карту в качестве своеобразного чувства «интуиции», которое позволяет роботу быстро выбирать наиболее эффективные стратегии перемещения в пространстве и апробировать в деле.
Алгоритмы, управляющие выбором и проверкой этих стратегий, основаны на принципах дарвиновской теории эволюции, подчиняясь тем же законам выживания самых приспособленных, что и живые существа в реальном мире.
Инженеры называют их «разумным методом проб и ошибок».
Кибернетический «самоанализ», как рассказывают авторы статьи, требует в разы меньше вычислительных ресурсов, чем попытки предугадать все возможные сценарии развития событий и непредвиденные ситуации во внешнем мире, что позволяет роботу осуществлять его в режиме реального времени.
«Когда робот ломается, он превращается в настоящего ученого. У робота есть некие ожидания насчет тех стратегий, которые могут сработать, и он начинает проверять их. Каждая из них превращается в настоящий научный эксперимент. Если она не срабатывает в принципе, у робота хватает смекалки на то, чтобы полностью отказаться от подобного типа движения и перейти к принципиально иной стратегии», — добавляет Антуан Калли (Antoine Cully), коллега Море.
К примеру, как объясняет Калли, если у робота не получается идти на задних ногах, он попытается перейти к движению на передних лапах, и быстро подберет оптимальную стратегию ползания за одну-две минуты.
В качестве демонстрации работоспособности этих алгоритмов ученые создали двух роботов – шестиногого «паука» и руку с девятью суставами, которые продолжали бодро двигаться или ловко захватывать предметы даже при полной поломке двух из шести ног или половины моторов в суставах.
Эти же самые эволюционные алгоритмы можно использовать не только для борьбы с поломками, но и для изобретения стратегий преодоления неожиданных препятствий и новых тактик для исполнения сложных задач, которые ставят перед роботами их хозяева. Подобная форма «разума» будет особенно неоценимой при отправке роботов на другие планеты, где их починка силами инженеров не представляется возможной.
