Utódokat is létre tudnak hozni az idegen bolygók kolonializálására szánt robotok

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

Ha az ember tényleg szeretne benépesíteni más bolygókat is, előbb-utóbb szüksége lesz a jelenleginél is jóval fejlettebb robotokra. Olyanokra, amelyek ellenállóak, alkalmazkodóképesek és újrahasznosíthatók, más szóval képesek túlélni az élhetetlen kozmikus klímában is.

Emma Hart, az Edinburgh Napier Egyetem számítástechnikai tanszékének munkatársa részt vesz abban a projektben, amelynek tagjai – az amszterdami Vrije Egyetem, a Yorki Egyetem és a Nyugat-Angliai Egyetem kutatói – éppen ilyen robotok megalkotásán dolgoznak. Az ARE (Autonomous Robot Evolution) projekt keretében 3D nyomtatóval és autonóm összeszereléssel létrehozott robotok folyamatos fejlődése azt a célt szolgálja, hogy rövid idő alatt képesek legyenek alkalmazkodni ahhoz a környezethez, amelyben éppen találják magukat. Hart a Conversationben ismertette a csapat munkáját, amely az autonóm robot-ökoszisztémák kifejlődésének egyik fontos részfolyamata, és akár odáig vezethet, hogy ezek a robotkolóniák építik fel az emberiség otthonát a Földtől távol, önállóan, az emberi szemek elől elrejtve.

A robotika gyors fejlődése ellenére továbbra is óriási kihívás a kutatók és a mérnökök számára olyan robotokat tervezni, amelyek az élhetetlen körülmények közepette, például mély óceáni árkokban és exobolygókon is működőképesek. Vajon milyen forma és méret optimális egy ilyen robot számára? Hogyan mozogjon? Milyen szerszámokra lesz szüksége az extraterresztriális környezet formálásához? És hogyan vészelje át az extrém nyomást, hőmérsékletet és kémiai korróziót?

A természetnek persze van egy parádés megoldása a hasonló problémákra: az evolúció környezetükhöz tökéletesen alkalmazkodni képes fajok millióit hozta létre. Ám míg a biológiai evolúció évmilliókat vett (vesz) igénybe, a mesterséges törzsfejlődés – a természetes evolúciós folyamatok modellezése komputerrel – pár óra alatt lefuttatható, és eredménye számos leleményes fejlesztés formájában már meg is testesült.

A mesterséges evolúció azonban jelenlegi formájában még szoros emberi felügyeletet igényel, a robot és az ember közötti körkörös interakcióval van körülpárnázva. Ha viszont az a cél, hogy az evolúció eredményeként létrejött robot képes legyen az exobolygókon végzett pionírmunkára, el kell távolítani a ciklusból az emberi tényezőt. Az így kifejlődött robotoknak képesnek kell lenniük önmaguk legyártására, összeszerelésére és tesztelésére – az emberi fennhatóságtól tökéletesen mentes környezetben. 

Digitális robotklónokon gyakorolják az evolúciót

Bármely így létrejött robotnak képesnek kell lennie a környezete érzékelésére, valamint arra, hogy többféle módon képes legyen a helyváltoztatásra, kerekekkel, lábakkal vagy a kettő kombinációjóval. Kívánatos továbbá, hogy valamilyen szintű evolúció a hardverekben is végbe menjen egy olyan robot-ökoszisztéma kontextusában, amelynek tagjai valós időben, valós térben fejlődnek. A négy évre tervezett ARE projekt célja éppen ennek a radikálisan új technológiának a kifejlesztése, ennek megvalósítására fogtak össze négy egyetem mérnökei és tudósai.

Az önálló életciklust lefolytató robotok 3D nyomtatással készülnek, tervezésükhöz újszerű hardver-szoftver hibrid evolúciós architektúrát használnak a projekt résztvevői. Ez lényegében azt jelenti, hogy minden fizikai robotnak van digitális klónja is, és míg a kézzelfogható robotokat valós környezetben tesztelik, addig digitális klónjaikat egy számítógépes programban vetik alá felpörgetett szimulált evolúciónak. Ez a kevert rendszer új elemet visz az evolúcióba: az új generációk egy virtuális „anya” és egy valódi „apa” egyesüléséből jöhetnek létre.

Magyarán a robotoknak „gyerekük” lehet.

A hibrid evolúcióval létrejött robot leszármazottak – amellett, hogy szimulációban is renderelik őket – 3D nyomtatással fizikai formát is kapnak, és belépnek a való világba, pontosabban egy bölcsődeszerű környezetbe. A fizikai kiképzőközpontban legjobban teljesítő „egyedek” „genetikai kódja” tovább sokszorosítható az eljövendő generációk tökéletesedésének érdekében, míg a kevésbé bevált robotokat egyszerűen félreteszik és új robotokká alakítják.

Élet a robotbölcsiben

Az ARE már két éve zajlik, és Hart szerint jelentős haladást sikerült vele máris elérni. Új mesterséges evolúciós algoritmusokat fejlesztettek, és ezek képesek olyan változatos robotokat létrehozni, amelyek bonyolult útvesztőkben is eligazodnak. A forradalmi algoritmusok vezérlik a robotok alaki tulajdonásgainak, mind pedig az agyuknak a kifejlődését.

Az agy része a kontroller, amely meghatározza, hogyan mozogjon a robot, azáltal, hogy a környezetből érzékelt információkat motoros irányító funkciókká alakítja. Ha a robotgyerek elkészült, agyát egy gépi tanulási algoritmus csiszolja, figyelembe véve az örökölt agy és az új test közötti esetleges összeférhetetlenségeket is.

További eredmény, hogy sikerült kifejleszteni a RoboFab nevű teljesen automata gyártási technológiát is, amely a fönti videón látható működés közben. Ez a robotkar az evolúció útján kiválasztott drótokkal, szenzorokkal és egyéb robotszervekkel látja el a robot 3D nyomtatott vázát. A gyorsaság érdekében a RoboFab egy nagy szerszámosládából választhat számos robotvégtag és -szerv közül.

Éles teszt

Az új technológia első nagy bevetése a kutatók tervei szerint a radioaktív hulladék feltakarítása lehet olyan helyekről, mint a katasztrófa sújtotta csernobili reaktor. A nukleáris szemét eltüntetése emberi munkaerővel kockázatos és drága, a robotikai megoldások pedig még gyerekcipőben járnak – írta Hart. 

A hosszabb távon elérendő cél pedig, hogy megteremtsék a technológiai hátteret ahhoz, hogy teljesen autonóm robotokból álló ökoszisztéma jöjjön létre, amely hosszú időn át elboldogul sanyarú és változó körülmények között is, közvetlen emberi ellenőrzés nélkül. 

Hart szavai szerint ebben a radikálisan új megközelítésben a robotok valóban megfogannak és megszületnek, nem pedig tervezik és gyártják őket. Ezek a robotok a jövőben alapvetően megváltoztatják a gépek fogalmát, képesek lesznek idővel a formájukat és a viselkedésüket is a környezethez alakítani – akárcsak a földi élőlények.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: