Роботы обычно проектируют под конкретные задачи: один отлично ездит по ровному полу склада, другой ловко шагает по лестницам. Но стоит такому роботу попасть в грязь, потерять ногу или оказаться в незнакомой обстановке — и он превращается в бесполезный кусок металла. Исследователи из Северо-Западного университета (Northwestern University) в Иллинойсе решили эту проблему радикально. С помощью искусственного интеллекта они создали модульного робота, который буквально «рождается» эволюцией и способен выживать в самых экстремальных условиях.
«Метамашина с ногами»
Новый робот получил название legged metamachine (метамашина с ногами). Он состоит из множества одинаковых модулей, каждый из которых — полностью самостоятельный маленький робот с собственной батареей, мотором и компьютером. Модули собираются как конструктор Lego, и вся конструкция может принимать самые разные формы.
Один модуль уже умеет самостоятельно катиться, крутиться и даже подпрыгивать. Когда модули соединяются вместе, они начинают «общаться» друг с другом и создавать сложные, на первый взгляд хаотичные, но очень эффективные движения: ползут, прыгают, перекатываются, извиваются. Главное преимущество — невероятная живучесть. Если робот потеряет ногу, оторвётся часть или его даже разрежут пополам, оставшиеся модули мгновенно перестроятся и продолжат движение к цели.
ИИ вместо инженера-конструктора
Самое удивительное — робота спроектировал не человек, а искусственный интеллект. Учёные под руководством био-робототехника Сэма Кригмана (Sam Kriegman) не рисовали чертежи вручную. Они дали ИИ набор простых модулей и одну задачу: «найди самый эффективный способ передвигаться». В компьютерной симуляции ИИ запустил процесс, очень похожий на естественный отбор: тысячи конфигураций тестировались в самых сложных виртуальных условиях, лучшие выживали, худшие отбраковывались. Через множество «поколений» ИИ создал формы, которые человек вряд ли бы придумал сам.
Затем лучшие виртуальные конструкции собрали в реальном мире и протестировали на улице. Робот уверенно преодолевал траву, гравий, грязь и другие неровности. Даже потеряв целую ногу, он продолжал двигаться.
Сейчас у робота ещё нет внешних датчиков — он не «видит» препятствия и не знает точно, куда движется. Большая часть его «интеллекта» направлена внутрь: он чувствует свою ориентацию и положение модулей. Из-за этого движения пока выглядят довольно неуклюже, а скорость невелика. Но исследователи подчёркивают: главная цель была не создать готового помощника, а доказать принципиальную возможность создания роботов, которые умеют главное — выживать и адаптироваться.
«Эволюция может открыть дизайны, о которых люди даже не могли подумать, — говорит Сэм Кригман. — Лучший способ изучить это — позволить эволюции работать в реалистичных условиях».
Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
