Робот, созданный европейскими учеными, сам клеит новые поколения роботов, оценивает их ползучесть и учится на ошибках, создавая более продвинутые поколения.
Причем новые поколения роботов становятся все совершеннее без участия человека.
Главной целью исследования, проведенного учеными из Кембриджского университета и Университета Цюриха, было создание роботов, адаптирующихся к окружающей среде.
Материнская робот-рука конструирует небольших «роботов-детей» и смотрит за тем, как те передвигаются по поверхности. Оценивая то, насколько быстро или медленно дети двигаются, робот-родитель вносит изменения в конструкцию следующих поколений, учитывая опыт предыдущих.
Без какого-либо участия человека или компьютерных симуляций рука создателя при помощи обычного клея делает новых роботов, которые состоят из нескольких специальных блоков — от одного до пяти, внутри которых спрятаны маленькие моторы.
В каждом из пяти отдельных экспериментов рука создавала и тестировала новые поколения из десяти роботов, используя данные, полученные от предыдущего поколения. Результаты, опубликованные в журнале PLoS ONE, показали, что полезные свойства роботов пережили несколько поколений, и потому самые способные из последнего поколения смогли выполнять задания в два раза быстрее лучших из первого поколения.
«Естественный отбор — это, по сути, размножение, оценка, размножение, оценка и так далее. В общем, это то, чем занимается этот робот, — мы можем наблюдать за совершенствованием и разнообразием видов», — говорит доктор Фумия Лида, автор исследования из Кембриджа.
У каждой особи из нового поколения есть уникальный «геном», являющийся комбинацией пяти генов, каждый из которых несет информацию о его форме и командах, которые выполняет мотор. Как и в природе, эволюция роботов происходит за счет «мутаций», когда составные части одного гена модифицируются, а отдельные гены добавляются или исчезают, а также «скрещивания», при которых новый геном формируется за счет слияния генов двух роботов.
Чтобы определить лучших среди детей, робот-мать оценивает путь, проходимый ими за определенный отрезок времени.
Лучшие роботы внутри каждого поколения переходят неизменными в новое поколение, сохраняя свои способности, а мутациям и скрещиванию при рождении подвергаются менее успешные особи.
Анализ последних поколений показал, что их успех оказался связан не только с улучшением дизайна роботов, но и потому, что материнский робот смог создать новые формы и способы движения, которые человек-дизайнер не смог бы придумать.
«Один из важнейших вопросов биологии, откуда взялся разум, мы смогли исследовать при помощи роботов. Мы привыкли воспринимать роботов как выполняющих однообразные задачи, и обычно они спроектированы для массового производства, а не для массовой настройки. Но мы хотим видеть роботов, способных к инновациям и креативности», — считает Лида.
В природе организмы способны подгонять свои физические характеристики к окружающей среде. Эта адаптация позволяет организмам выживать в широком диапазоне окружающих условий, в том числе двигаться по воде и по твердой поверхности.
Роботы, способные к эволюции, — набирающая популярность область техники, в которой в будущем могут создаваться автономные роботы без вмешательства человека.
Обычно изучение эволюции в роботах проводится при помощи компьютерных симуляций, что позволяет просчитать тысячи и даже миллионы комбинаций. Опыт показал, что робот, способный сам улучшать свои свойства, порождает более успешное потомство. Главная проблема тут — время, поскольку материнскому роботу требуется на создание одного потомка порядка 10 минут.