Морская звезда-робот учится ходить и хромать
Заберём для примера собаку, у которой внезапно была перебитой одна лапа. Маловероятно, что пёс поднимется как вкопанный либо упадёт на землю.
Скорее он, воспользовавшись тремя здоровыми лапами, убежит в надёжное место. А вот для большинства независимых роботов повреждение ноги смерти подобно.
Но, одну машину на примере собаки удалось кое-чему научить.
Трое американских исследователей — Джош Бонгард (Josh Bongard) из университета Вермонта (UVM), и Виктор Зыков (Victor Zykov) и Движение Липсон (Hod Lipson) из университета Корнелла (Cornell University) — разместили в издании Science статью, в которой обрисовали четвероногого, похожего на морскую звезду робота, талантливого без посторонней помощи оправиться от «ранения» при помощи моделирования самого себя.
«Мы ещё не дали этому роботу официального заглавия, но между собой в большинстве случаев именуем его „Морской звездой“ (Starfish), и нас не смущает, что у настоящей морской звезды пять ног, а не четыре, — поведал Бонгард. — Вообще-то, живая морская звезда намного лучше отечественного робота в части восстановления по окончании повреждений, по причине того, что она практически может заново вырастить ноги».
«Морская звезда» и её создатели. Слева направо: Виктор Зыков, Джош Бонгард и Движение Липсон (фото Cornell University).
Авторы работы пишут, что их машина «применяет связь „восприятие — приведение в воздействие“, дабы изучить собственное собственное строение и потом применять эту „самомодель“ для передвижения. А в то время, когда часть ноги удалена, робот приспосабливает собственную модель для другой „походки“.
Эта концепция может оказать помощь в создании новых сложных автомобилей и пролить свет на „самомоделирование“ у животных».
Иначе говоря вместо того, дабы давать роботу комплект твёрдых руководств, исследователи разрешают машине «открыть собственную природу» — решить, как руководить собой: сперва робот учит себя ходить, а при повреждения — хромать.
«Большая часть роботов имеет фиксированную модель — программу, заложенную инженерами, — растолковывает Липсон. — Мы же в первый раз продемонстрировали, как модель может показаться в самого робота. Это делает автомобили адаптивными на новом уровне, по причине того, что перед ними возможно поставить задачу, не заботясь о создании программы для её исполнения.
Мы сохраняем надежду, что это — выход роботов на следующую ступень познания».
Итак, на начальной стадии робот «знает», из каких частей он состоит, но не «осознаёт», как они устроены и как их применять для исполнения основной задачи — перемещения вперёд.
«Вначале робот по большому счету не знает, на что он похож. Всё, что ему известно, — он бывает змеёй, деревом либо чем-нибудь ещё», — поясняет Липсон.
Понять себя машине оказывает помощь научный способ: теория — опыт — усовершенствованная теория — второй опыт, и без того потом.
На данной иллюстрации модель робота, которую он сооружает сам для себя, продемонстрирована в виде зеркального отражения (иллюстрация Science).
В следствии робот начинает создавать серию компьютерных моделей собственного устройства, соединяя (в уме) собственные части случайным образом. Затем машина производит команды, каковые она имела возможность бы дать двигателям, дабы проверить созданные модели.
После этого наступает главной момент: робот выбирает команды, для получения результата, в зависимости от которого будет оценивать созданную модель. Позже машина делает эти команды и производит перерасмотрение модель.
Это цикл повторяется 16 раз, и в итоге робот пробует сдвинуться с места.
«У автомобили нет какой-то единой модели себя — у неё в один момент имеется множество вариантов, каковые соперничают между собой», — говорит Липсон. В итоге робот производит неловкую, но в полной мере функциональную походку, а самым действенным вариантом до тех пор пока есть метод, при котором робот опирается на «пузо», подтягивает собственное тело, отталкивается «задними» ногами, переваливается, перекатывается.
Тяжело обрисовать словами, но это вправду похоже на передвижение морской звезды — смотрите видео на данной странице.
Но вот инженеры удаляют часть одной ноги, и робот, «осознавая», что не имеет возможности двигаться, заново начинает строить и контролировать 16 моделей, дабы «изобрести» новую походку. Во всём этом «Морской звезде» оказывает помощь «виртуальная версия самого себя», которую робот сооружает, дабы замечать личные перемещения.
Любой раз, в то время, когда машина делает ход, она обновляет эту модель «на лету» и применяет её для следующего шага.
Виртуальная модель и сам передвигающийся робот.
На снимках продемонстрировано время в секундах. По данной иллюстрации тяжело осознать метод передвижения, исходя из этого посмотрите лучше видео — ссылка на ролик имеется в тексте статьи (изображения Science).
Бонгард уверен в том, что робот, в некоем смысле, «сознателен» на примитивном уровне, по причине того, что он «думает о себе». Исследователи, в это же время, признают, что робот сам по себе простой, и удачи до тех пор пока скромные, но главный метод уже возможно применён в куда более сложных автомобилях, дабы разрешить им приспосабливаться к трансформациям в окружающей среде и самостоятельно себя ремонтировать, заменяя подробности.
«Роботы на вторых планетах должны быть в состоянии продолжить собственную миссию без людской вмешательства в случае, если они повреждены и не смогут сказать о проблеме на Землю», — увидел Бонгард, и с ним тяжело не дать согласие.
