Эволюция роботов с помощью искусственного интеллекта

В природе формирование разумных и адаптивных видов заняло миллионы лет. Исследователи из Северо-Западного университета в Иллинойсе применили искусственный интеллект для ускорения этого процесса, создав робота, способного к высокой адаптивности и устойчивости всего за несколько минут.

Проблемы традиционного роботостроения

Обычно роботы проектируются для выполнения задач в строго определённых условиях. Например, складские роботы эффективно перемещаются по ровным поверхностям, а роботы-собаки способны преодолевать лестницы. Однако такие устройства часто оказываются неэффективными вне заранее заданных сценариев. Даже роботы, предназначенные для работы на улице, могут столкнуться с трудностями при встрече с неожиданными препятствиями или потерей одной из частей.

Новый подход к адаптации

Вместо проектирования роботов под конкретные задачи, исследователи разработали модульную конструкцию, способную перестраиваться и изменять движения в зависимости от ситуации. Получившийся робот состоит из нескольких модулей, напоминающих детали конструктора, каждый из которых оснащён собственным аккумулятором, мотором и вычислительным блоком. Модули могут соединяться в различные конфигурации, а каждый отдельный модуль способен самостоятельно катиться, вращаться и подпрыгивать.

Принцип работы и особенности конструкции

Объединённые модули обмениваются данными через встроенные компьютеры, что позволяет всей конструкции выполнять сложные движения: прыгать, ползать, катиться и изгибаться. Робот способен продолжать движение даже при повреждении или отсоединении одного из модулей, что обеспечивает его устойчивость к поломкам.

Роль искусственного интеллекта в проектировании

В отличие от традиционного подхода, где инженеры подражают движениям живых существ или существующим технологиям, в этом проекте искусственный интеллект получил набор строительных блоков и задачу найти наиболее эффективный способ передвижения. В компьютерной симуляции ИИ сгенерировал тысячи вариантов конфигураций, тестируя их в различных виртуальных условиях. Наиболее успешные конструкции сохранялись, а менее эффективные отбрасывались. После нескольких поколений эволюции были выбраны наиболее эффективные варианты, которые затем реализовали в реальных роботах.

Испытания и перспективы

В ходе полевых испытаний робот успешно преодолевал сложные поверхности, такие как трава, гравий и грязь. Потеря одного из модулей не приводила к полной остановке — оставшиеся части продолжали выполнять основную задачу. Каждый модуль при отделении может функционировать как самостоятельный агент.

Исследователи отмечают, что это первый эволюционировавший робот, который был реализован вне симуляции и испытан в реальных условиях.

Текущее состояние и перспективы развития

На данный момент технология находится на ранней стадии развития. У робота отсутствуют внешние сенсоры, он не видит препятствий и не строит карту окружающей среды, а его движения пока медленные и неуклюжие. Основная интеллектуальная функция направлена на определение собственного положения и состояния модулей. Несмотря на это, проект демонстрирует новый подход к созданию роботов, способных к выживанию и адаптации.

Эволюционные роботы: определение

Эволюционные роботы — это направление, в котором для проектирования машин используются эволюционные алгоритмы на базе искусственного интеллекта, имитирующие естественный отбор. Вместо прямого проектирования инженеры задают правила эволюции, превращая процесс создания робота в цифровую эволюцию.

Заключение

Хотя созданный робот пока не обладает высокой практической полезностью, проект направлен на изменение подхода к инженерии и демонстрирует потенциал технологий, основанных на эволюционных принципах. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.