ИИ помог учёным создать робота-выживальщика

Исследователи из Северо-Западного университета в Иллинойсе применили искусственный интеллект, чтобы создать высокоадаптивного робота. 

Обычно робототехнику создают с учётом конкретных условий окружающей среды, и она не обладает адаптивностью за этими пределами. Даже роботы, предназначенные для работы на открытом воздухе и обычно способные передвигаться по неровной местности, могут испытывать трудности, сталкиваясь с препятствиями, для преодоления которых они не были специально запрограммированы.

Исследователи из Северо-Западного университета изучают другой решение. 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 зависимо от ситуации. Результатом их работы стала «шагающая метамашина» — прочный модульный робот, который странно выглядит и движется, но способен функционировать, даже если его распилить пополам.

Робот состоит из нескольких модулей, похожих на детали конструктора Lego, которые могут собираться в разнообразные 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 компонент может независимо катиться, крутиться и прыгать. 

В собранном виде конструкция выглядит интереснее. Обмениваясь данными через внутренние компьютеры, она может прыгать, ползать, катиться, волнообразно двигаться и выполнять много других движений, которые довольно хаотичны, но одновременно весьма эффективны. 

По сути, робот выполняет свою задачу — любым способом добраться из точки А в точку Б. Модульная конструкция выступает источником его «неуязвимости». Если какой-либо компонент отсоединится от сборки или получит повреждение, остальная часть машины найдёт способ продолжить движение, выполняя свою основную задачу.

Вместо того чтобы проектировать робота напрямую, команда предоставила ИИ набор строительных блоков, модулей и простую цель: найти наиболее эффективный метод передвижения техники. Затем ИИ запустил процедура рассуждений, имитирующий естественную эволюцию.

«Эволюция может выявлять новые конструкции, отличающиеся от того, что люди могли себе представить раньше, или даже превосходящие эти догадки. Поэтому мы действительно хотели изучить, как и почему это работает. Лучший способ, или, по чрезвычайной мере, самый увлекательный, — это заставить эволюционировать структуры в реалистичных условиях», — объясняет Сэм Кригман, руководитель исследования и эксперт по биороботике. 

В компьютерной симуляции ИИ сгенерировал тысячи возможных конфигураций роботов. Каждая конструкция была протестирована в бесчисленных экстремальных виртуальных средах. Наиболее успешные конструкции, те, которые двигались дальше или лучше справлялись с препятствиями, были сохранены, а более слабые отброшены.

Из поколения в поколение конструкции эволюционировали, пока ИИ не создал высокоэффективные конфигурации. Затем разработчики физически собрали их.

В ходе испытаний на открытом воздухе получившийся робот эффективно передвигался по различным пересечённым поверхностям, в том числе траву, гравий и грязь. 

«Эти роботы могут выжить, если их разрубить пополам или разрезать на множество частей. При разделении каждый модуль внутри метамашины может стать отдельным агентом», — сообщает Кригман. 

Исследователи также утверждают, что это начальный эволюционировавший робот, который вышел за пределы симуляции и попал в реальный мир. 

Пока техника находится на самых ранних стадиях развития. Например, у машины нет внешних датчиков, она не может видеть препятствия или составлять карту окружающей среды. Робот может определять свою собственную ориентацию (перевёрнут ли он или застрял) и положение модулей. С другой стороны, он медленный, неуклюжий и не обладает сенсорными возможностями, необходимыми для решения реальных задач.

Даже сами исследователи признают, что робот пока не особенно полезен. Одна из целей проекта — изменить представление инженеров о роботах. Благодаря эволюционной робототехнике, основанной на искусственном интеллекте, исследователи решили фундаментальную задачу любого эволюционирующего вида: выживания.

Между тем в MIT представили Wave-Former — систему, которая позволяет роботу восстанавливать 3D-форму предметов, скрытых за картоном, гипсокартоном, деревом или тканью. Для этого используются миллиметровые радиоволны (те же, что в Wi-Fi) и специально обученная генеративная модель.

А исследователи из Университета штата Оклахома пытаются решить проблему ошибок в работе робототехники, обучая машины реагировать на человеческие инстинкты в режиме реального времени. Команда разрабатывает нейроадаптивную систему управления, которая позволяет роботам улавливать сигналы из человеческого мозга и мгновенно корректировать свои действия. Итак, если оператор-человек чувствует, что что-то идёт не так, робот должен отреагировать до того, как ошибка возникнет в реальном мире.