Ewolucja robota: 3 ważne oczekiwania

by

Czym jest ewolucja robotów?

Od egipskiego zegara wodnego znalezionego w grobowcu Amenhotepa I po łazik Perseverance, który z powodzeniem wylądował na Marsie, od Talosa będącego pierwszym humanoidalnym robotem z ery greckiej po Atlas firmy Boston Dynamic wykonujący salta w tył i dobrze opracowane układy taneczne oraz mechaniczny Leonardo da Vinci. do firmy Boston Dynamic, która wykonuje skoordynowane zadania z najwyższą precyzją, robotyka przeszła długą drogę.

Fakty ewolucji robotów

Robot to zazwyczaj maszyna zaprojektowana do wykonywania rutynowych lub złożonych zadań poprzez programowanie przez naukowców i inżynierów.

Prymitywne roboty zaczynały od prostego określania czasu i wykonywania rutynowych zadań, przy ograniczonej lub żadnej interwencji człowieka. Ciekawość ludzi była widoczna w fantastycznych światach science fiction tworzonych przez lata. Te pomysły nadane w życiu szpuli silnie zainspirowały ewolucję robota w prawdziwym życiu.

Ewolucja robota: Ewolucyjna robotyka

Jak definiuje się Evolutionary Robotics?

Zastanów się, jak istoty ludzkie wyewoluowały z najwcześniejszego znanego gatunku z rodziny Hominidów, wykazującego znaczące zmiany anatomiczne - Homo Erectus. Istnieją precyzyjne strzępy dowodów, głównie w aspektach dwunożności, ekspansji mózgu i kultury, które doprowadziły Homo Sapiens do miejsca, w którym są dzisiaj, a na zmiany te wpływa dobór naturalny.

Podobnie Evolutionary Robotics to ucieleśnione podejście do osiągnięcia sztucznej inteligencji poprzez dobór, zmienność i zasady dziedziczności w projektowaniu robotów. Jest to podzbiór Robot Evolution, który prowadzi do innowacji w postaci bardziej wytrzymałych i adaptacyjnych robotów. Prowadzi to do optymalizacji systemu robotycznego lub jednego z jego podsystemów pod kątem celu behawioralnego poprzez wykorzystanie jego cech konstrukcyjnych przy zastosowaniu podejścia holistycznego.

Skupiona na nowej formie eksperymentalizmu robotyka ewolucyjna może być również stosowana jako podejście rewolucyjne do badań. Wykorzystanie robotyki jako aktywatora może pomóc w rozwiązywaniu problemów, które są trudne do przeanalizowania, jeśli nie niemożliwe, za pomocą modeli komputerowych i praktycznych eksperymentów.

Jak zachodzi Evolutionary Robotics?

Eksperyment w robotyce ewolucyjnej bierze pod uwagę losowo generowane próbki projektów robotów w odniesieniu do indywidualnych cech. Najgorsze warianty są eliminowane i zastępowane lepszymi mutacjami szablonowymi i / lub kombinacjami. Ten ewolucyjny algorytm działa aż do zakończenia określonego czasu lub przekroczy dowolny docelowy parametr wyjściowy.

ewolucja robotów
Ewolucja robota: Ewolucyjny przepływ pracy w robotyce, Źródło pliku: https://www.frontiersin.org/files/Articles/126753/frobt-02-00004-HTML/image_m/frobt-02-00004-g001.jpg

W przypadku urządzeń inżynieryjnych, które muszą działać w sytuacjach, w których intuicja ludzka nie sprawdza się najlepiej, można dobrze wykorzystać ewolucyjne techniki robotyki. Możliwe jest również wykorzystanie wyrafinowanych symulowanych robotów jako instrumentów naukowych do tworzenia nowych teorii biologicznych i kognitywnych oraz oceny starych hipotez obejmujących testy, które okazały się trudne lub niepraktyczne.

Kiedy Evolutionary Robotics rozpoczęła się jako eksperyment?

Eksperymenty z robotyką ewolucyjną rozpoczęły się w 20 systemach sterowania robotówth Europa wieku pod wodzą Dario Floreano i Francesco Mondada na EPFL. Zaczęli eksperymentować z systemem sterowania robota Khepera. Następnie przeprowadzono ewolucyjny eksperyment robotyki w systemie sterowania robota Gantry na Uniwersytecie Sussex. Jednak nie było wielu znaczących wskazówek dotyczących ewolucji w korpusie sprzętowym tych robotów.

MIT Media Lab przeprowadził pierwsze symulacje swoich rozwiniętych projektów robotów pod koniec 20 rokuth sam wiek. Jednak nigdy nie zmieniły się w praktyczne maszyny. Pierwsza aktualizacja rozwiniętego projektu robota miała miejsce od przełomu XIX i XXI wiekust stulecie.

Czy roboty naprawdę mogą ewoluować?

Naturalna ewolucja jest procesem otwartym, a osiągnięcie sukcesu dzięki obserwowaniu takiego reżimu w sztucznej maszynie nadal pozostaje wyzwaniem. Proces ten charakteryzuje się ciągłymi postępami morfologicznymi i behawioralnymi, a to wymaga do ekspozycji ludzkiego mózgu. Nieistnienie ludzkiego mózgu ogranicza te sztuczne maszyny w intuicyjnym procesie podejmowania decyzji. Nawet jeśli ciągle myśli się o stworzeniu mózgu tak inteligentnego jak człowiek, najpierw trzeba zrozumieć, jakie zasady są w tym zaangażowane i jak wprowadzić je do sztucznie wytworzonego mózgu.

Ale pytanie dotyczy tego, dlaczego rzeczywiście konieczne jest stworzenie otwartego procesu ewolucyjnego dla robotów. W tym względzie naukowcy z różnych dziedzin mają szeroki zakres punktów widzenia. Biolodzy są przekonani, że ta cecha zapewni większą dokładność modelom badającym ewolucję istot ludzkich, zachowując złożoność i krytyczność cech oryginalnych odkryć. Jednocześnie inżynierowie uważają, że te funkcje umożliwią lepsze i wydajniejsze rozwiązywanie złożonych problemów projektowych.

Czego możemy się spodziewać po Robot Evolution?

Tutaj omówiono oczekiwania naukowców, którzy chcą eksperymentować z ewolucją robotów.

Nowe spojrzenie

  • Połączenie umysłu i ciała w celu osiągnięcia równowagi- Pomiędzy umysłem a ciałem istnieje zrównoważona złożoność, a taki kompromis między nimi mógłby znacznie uprościć przyszłą robotykę. Algorytmy ewolucyjne to stabilne modele doboru naturalnego, które w ten sposób radzą sobie ze zmianami morfologicznymi i mają zdolność generowania struktur umożliwiających im rozwój zarówno kontrolerów, jak i morfologii.
  • Pojawienie się inteligencji- Projektowanie systemów o inteligentnym zachowaniu wpłynęło na początkowy rozwój algorytmów genetycznych. Inteligentne działanie to złożona zdolność przewidywania własnego świata w świetle dowolnego celu, połączona z przekształceniem każdej prognozy w odpowiednią reakcję. To sprawia, że ​​sztuczny system bardziej dostosowuje się do środowiska.
  • Ewolucja zachowań społecznych- Ewolucja zachowań społecznych polega na pytaniu, czy istnieją zazwyczaj niezbędne warunki i zdolność do interakcji międzygatunkowej i wewnątrzgatunkowej.
  • Dowód istnienia- Ewolucja robota, będąca bezstronnym procesem wyszukiwania, może służyć do rozpoznawania lepszych rozwiązań, których człowiek zaniedbałby lub o których nigdy nie pomyślał.

Narzędzia i metody projektowania

  • Morfo-funkcjonalna konstrukcja maszyny- Wymaga indywidualnego opracowania morfologii, aparatury, projektu układu sterowania w tradycyjny sposób. Podejście to jest proste w tym sensie, że naukowcy posiadający doświadczenie głównie w każdej z dziedzin mogą pracować nad ich równoległym rozwojem. Chociaż wykorzystanie synergii między tymi częściami staje się trudne. Z kolei ewolucja robota zależy od oceny całego robota w kontakcie z otoczeniem.
  • Przedstawienie rozwiązań- Ewolucja robotów wymaga opisu rozwiązań, które mają być zbadane, w celu ich opisania, a reprezentacja powinna być spójna i zapewniać rozwiązanie będące przedmiotem zainteresowania, generowanie losowe, mutacje i krzyżowanie. W szczególności znalezienie odpowiednich reprezentacji w algorytmach ewolucyjnych jest ogólnie jednym z najbardziej krytycznych problemów. W celu wykazania takiej modułowości zaproponowano wiele kodowań bezpośrednich i pośrednich.

Innowacyjne mechanizmy

Nie jest możliwa optymalizacja i naprawa funkcji robota przed uruchomieniem, ponieważ wymagania operacyjne nie są dobrze zrozumiane z wyprzedzeniem i / lub zmieniają się w czasie. Konwencjonalne rozwiązanie nie będzie działać w tych okolicznościach i wymagane są różne rodzaje schematów reprodukcji selekcyjnej.

Jeśli chodzi o algorytm ewolucyjny, takie struktury mają szereg niezwykłych właściwości. Po pierwsze, istnieją dwa ukierunkowane cele ewolucyjne: użyteczność i żywotność. Inną godną uwagi cechą jest to, że związek między ewolucją robotów polega na uwzględnieniu ewolucyjnego algorytmu dla dalszej modernizacji ewolucji robotów.

Czy roboty będą w stanie się rozmnażać?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy najpierw zrozumieć to, co już wiemy. Powstały teorie na temat samoreplikujących się autonomicznych maszyn, chociaż ku naszemu dobru nie zostały one jeszcze w pełni zrealizowane. Kto może powiedzieć, że takie maszyny będą działać tylko na korzyść człowieka? W dniu, w którym osiągną poziom, na którym ich mózg będzie mógł kontrolować ich funkcje organizmu, mogą zdecydować, że nie będą już asystentami ludzkości i rozwiną własny gatunek autochtoniczny, zamiast pełnić rolę w pełni funkcjonalnych i samodzielnych stworzeń.

Teoria samoreplikujących się maszyn stwierdza, że ​​samoreplikująca się maszyna autonomiczna z natury może wykorzystywać surowce w środowisku do autonomicznej replikacji, tym samym demonstrując samoreplikację w sposób podobny do występującego w naturze. Zostało to teoretycznie wykazane w sondzie Von Neumanna. Von Neumann pracował również nad czymś, co nazwał konstruktorem uniwersalnym, samoreplikującym się systemem, który sformalizował w automatycznym środowisku komórkowym, które mogło ewoluować.

1200px Samoreplikująca się maszyna
Ewolucja robota: Reprezentacja samoreplikacji maszyny; Źródło obrazu: Peter J. Yost, CC0, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Różnorodne propozycje, takie jak wydobycie księżyca i tworzenie księżycowych fabryk, a także satelity zasilane energią słoneczną, przykład takich technologii.

W 2005 roku naukowcy z Cornell University stworzyli maszynę, która może budować swoje kopie. Chociaż postęp ten jest ewidentnie zaznaczony w kierunku robotyki ewolucyjnej, tak naprawdę nie robi nic lepszego niż samoreplikacja. To z pewnością nie spełnia celu ewolucji robotów i jest tylko potwierdzeniem koncepcji.

Czy istoty ludzkie są samoreplikującymi się robotami?

Naukowcy odkryli, że ponieważ potomstwo nie jest identycznymi klonami, istoty ludzkie regenerują się, ale w rzeczywistości nie rozmnażają się samoczynnie. W wielu sytuacjach zdolność do reprodukcji zależy od kontekstu. Na przykład króliki są przyzwoitymi replikatorami lasu, kiepskimi replikatorami pustyni i fatalnymi replikatorami głębokiej przestrzeni.

Chociaż istnieje oddzielna grupa argumentacyjnych teorii, które twierdzą inaczej. Stąd jest to bardziej dyskusyjny temat. Niektórzy uważają, że A, C, T, G są odpowiednikami binarnych 0 i 1 kodu naszych genów. Szyfrują niektóre dane podczas kodowania komputerów z literami alfabetycznymi wartością binarną, która koduje ludzkie geny z tymi czterema cząsteczkami.

Uważają również, że ból i emocje są również kodowane przez ewolucję w taki sam sposób, w jaki zaczynasz drukować po kliknięciu przycisku na klawiaturze. Dlatego według nich istoty ludzkie są samoreplikującymi się robotami tylko z możliwością lepszego treningu.

Osobiście wierzę w omawianą wcześniej koncepcję. Ta analogia generalnie pochodzi z faktu, że można założyć, że nasz umysł jest jak oprogramowanie, a sprzęt jak nasze ciała. Działa to dobrze na poziomie symbolicznym i może w ramach jakiegoś prymitywnego paradygmatu przewodnictwa, ale aby to przetłumaczyć, trzeba wiele uprościć na poziomie realistycznym.

Zarówno oprogramowanie, jak i język są sposobami przesyłania danych, ale uderzenie w twarz jest również sposobem przekazywania informacji. Na tej podstawie oprogramowanie jest językiem. Właściwy ludzki język to rzecz, która nie pasuje do definicji informatyki. Nigdy się tego nie robi, nigdy go tu nie ma, nigdy nie jest bezpośrednie, i tak działa, nie ma żadnych usterek ani błędów, do pewnego stopnia jest wspólne. Nie musi być spójne.

Przeczytaj także: