Roboty przegrywają z kozami

Inżynierowie zajmujący się robotyką zainwestowali wiele milionów dolarów w badania i w próby stworzenia robota, który będzie mógł chodzić i biegać równie dobrze, jak zwierzę. Niestety, pozostaje faktem, że wiele zwierząt jest zdolnych do wyczynów, które byłyby niemożliwe dla istniejących obecnie robotów.

Gnu mogą migrować tysiące kilometrów po nierównym terenie, koza górska może wspiąć się na klif, znajdując oparcie, które pozornie tam nie istnieje, a karaluchy mogą stracić nogę i nie zwolnić – mówi Max Donelan, profesor na Wydziale Fizjologii Biomedycznej i Kinezjologii Uniwersytetu Simona Frasera. – Nie mamy robotów zdolnych do czegoś takiego, jak wytrzymałość, zwinność i solidność.

Aby zrozumieć, dlaczego i określić ilościowo, w jaki sposób roboty pozostają w tyle za zwierzętami, interdyscyplinarny zespół naukowców i inżynierów z wiodących uniwersytetów badawczych przeprowadził szczegółowe badania różnych aspektów działania robotów, porównując je z ich odpowiednikami u zwierząt, na potrzeby artykułu opublikowanego w Science Robotics . Wykazano w nim, że według wskaźników stosowanych przez inżynierów komponenty biologiczne działają zaskakująco słabo w porównaniu z częściami, które zaprojektowano. Zwierzęta wyróżniają się jednak integracją i kontrolą tych komponentów.

Oprócz Donelana w skład zespołu wchodzili Sam Burden, profesor nadzwyczajny na Wydziale Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Uniwersytetu Waszyngtońskiego; Tom Libby, starszy inżynier ds. badań, SRI International; Kaushik Jayaram, adiunkt na Wydziale Inżynierii Mechanicznej im. Paula M. Rady na Uniwersytecie Colorado Boulder oraz Simon Sponberg, profesor nadzwyczajny fizyki i nauk biologicznych w rodzinie Dunn Family w Georgia Institute of Technology.

Każdy z badaczy zbadał jeden z pięciu różnych „podsystemów”, które składają się na działającego robota – zasilanie, ramę, uruchamianie, wykrywanie i sterowanie – i porównał je z ich biologicznymi odpowiednikami. Wcześniej powszechnie uważano, że lepsze wyniki zwierząt od robotów muszą wynikać z wyższości komponentów biologicznych.

Sytuacja okazała się taka, że ​​z niewielkimi wyjątkami podsystemy inżynieryjne radzą sobie lepiej z biologicznymi odpowiednikami, a czasami radykalnie je przewyższają – mówi Libby. – Ale bardzo, bardzo jasne jest to, że jeśli porównasz zwierzęta z robotami na poziomie całego systemu, pod względem ruchu zwierzęta są niesamowite. A roboty jeszcze nie nadrobiły zaległości.

Z większym optymizmem w odniesieniu do robotyki naukowcy zauważyli, że jeśli porówna się stosunkowo krótki czas, jaki robotyka miała na opracowanie swojej technologii z niezliczonymi pokoleniami zwierząt, które ewoluowały na przestrzeni wielu milionów lat, postęp był w rzeczywistości niezwykle szybki .

„Będzie poruszać się szybciej, ponieważ ewolucja jest nieukierunkowana” – mówi Burden. -Chociaż możemy w dużym stopniu poprawić sposób, w jaki projektujemy roboty, nauczyć się czegoś w jednym robocie i pobrać to do każdego innego robota, biologia nie ma takiej możliwości. Istnieją zatem sposoby, dzięki którym możemy poruszać się znacznie szybciej, konstruując roboty, niż możemy to zrobić dzięki ewolucji, ale ewolucja ma ogromną przewagę.

Efektywne działające roboty to coś więcej niż tylko wyzwanie inżynieryjne, oferujące niezliczone potencjalne zastosowania. Niezależnie od tego, czy chodzi o rozwiązywanie wyzwań związanych z dostawami „ostatniej mili” w świecie zaprojektowanym dla ludzi, w którym często trudno jest poruszać się robotom kołowym, prowadzenie poszukiwań w niebezpiecznych środowiskach czy obsługę materiałów niebezpiecznych, technologia ta ma wiele potencjalnych zastosowań.

Naukowcy mają nadzieję, że to badanie pomoże w ukierunkowaniu przyszłego rozwoju technologii robotów, z naciskiem nie na budowanie lepszego sprzętu, ale na zrozumienie, w jaki sposób lepiej integrować i kontrolować istniejący sprzęt. Donelan podsumowuje: „W miarę jak inżynieria będzie uczyć się zasad integracji z biologii, działające roboty staną się równie wydajne, zwinne i wytrzymałe, jak ich biologiczne odpowiedniki”. 

Źródło: materiały Uniwersytetu Simona Frasera, zdjęcie zajawka: Freepik