Роботы, которые могут адаптироваться как животные
Robots that can adapt like animals. Antoine Cully, Jeff Clune, Danesh Tarapore, Jean-Baptiste Mouret. Nature. 2015. Vol. 521. No 7553. P. 503–507.
Роботизированные технологии коренным образом изменили многие отрасли промышленности. Робототехника стоит на службе обществу, участвуя в спасательных работах, медицинских операциях и транспортировке, а также везде, где надо заменить человека, – от морских глубин до далеких планет. Однако основным фактором, препятствующим использованию роботов в естественных условиях, за пределами специализированных предприятий, остается их хрупкость и подверженность поломкам. В статье сообщается о создании «разумного» робота, который умеет адаптировать свою «походку» для максимально быстрого и экономичного передвижения, вырабатывать эвристические стратегии решения незнакомых ему задач, а также самостоятельно анализировать характер повреждений своих конечностей. Травмированные животные не начинают обучаться движениям с нуля. Интуиция помогает им определить новые модели поведения и движения, испытать их на практике и, наконец, выбрать ту, которая работает, несмотря на травму. Именно такой бионический подход использовали авторы, создав целую серию роботов, способных к адаптации и своеобразной самопочинке, научив их предсказывать то, как изменится эффективность работы их конечностей и суставов при отключении произвольных частей их двигательного аппарата. Перед каждым включением робот выполняет на своем процессоре целый набор компьютерных симуляций, 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 быстро выбирать наиболее эффективные стратегии перемещения в пространстве. Алгоритмы, управляющие выбором и проверкой этих стратегий, основаны на принципах теории эволюции Дарвина, утверждающей, что в природе выживают не сильнейшие, а самые приспособленные. Инженеры называют этот подход «разумным методом проб и ошибок». Кибернетический «самоанализ» требует в разы меньше вычислительных ресурсов, чем попытки предугадать все возможные сценарии развития событий и непредвиденные ситуации во внешнем мире, что позволяет роботу осуществлять такой анализ в режиме реального времени. К примеру, если у робота не получается идти на задних ногах, он пытается перейти к движению на передних лапах, и быстро подберет оптимальную стратегию (например, 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 двигаться и захватывать предметы даже при полной поломке двух из шести ног или половины моторов в суставах. Авторы заявляют, что 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 инженеры. Подобная форма «разума» будет особенно неоценимой при отправке роботов на другие планеты, где в случае их поломки возможен только вариант самопочинки.
В.В. Стрекопытов