Dacă definiți „metabolismul” suficient de vag, acești roboți pot avea unul.
De zeci de ani am încercat să facem roboții mai inteligenți și mai capabili fizic prin imitarea inteligenței și mișcării biologice. „Dar, făcând acest lucru, am reprodus doar rezultatele evoluției biologice – spun că trebuie să reproducem metodele sale”, susține Philippe Wyder, cercetător de robotică de dezvoltare la Universitatea Columbia. Wyder a condus o echipă care a demonstrat o mașină cu o formă rudimentară a ceea ce ei numesc un metabolism.
El și colegii săi au construit un robot care ar putea consuma alți roboți pentru a crește fizic, a deveni mai puternic, mai capabil și pentru a continua să funcționeze.
Metodele naturii
Ideea metabolismului robotizat combină diverse concepte în AI și robotică. Primul este viața artificială, pe care Wyder a numit -o „un domeniu în care oamenii studiază evoluția organismelor prin simulări pe calculator”. Apoi, există ideea roboților modulare: mașini reconfigurabile care își pot schimba arhitectura prin rearanjarea colecțiilor de module de bază. Acest lucru a fost pionier în SUA de Daniela Rus sau Mark Yim la Universitatea Carnegie Mellon în anii 90.
În cele din urmă, există ideea că avem nevoie de o trecere de la un design orientat către obiective pe care l-am implementat în mod tradițional în mașinile noastre la un design orientat către supraviețuire, găsit în organismele vii, pe care Magnus Egerstedt le-a propus în cartea sa Ecologie robot.
Echipa lui Wyder a luat toate aceste idei, le -a contopit și a prototipat un robot care ar putea „mânca” alți roboți. „Am venit la asta din mai multe unghiuri diferite”, spune Wyder.
Sursa cheie de inspirație a fost însă modul în care natura își construiește organismele. Există 20 de aminoacizi standard folosiți în mod universal de viață care pot fi combinate în trilioane de proteine, formând blocurile de construcție ale nenumăratelor forme de viață. Wyder și -a început proiectul prin proiectarea unui modul robotizat de bază, care a fost destinat să joace un rol aproximativ echivalent cu un singur aminoacid. Acest modul, numit Link Truss, arăta ca o tijă, având o lungime de 16 centimetri și conține baterii, controlere electronice și servomotori decât le -a permis să se extindă, să contracteze și să se târască în linie dreaptă. Aveau magneți permanenți la fiecare capăt, care îi lăsa să se conecteze la alte tije și să formeze zăbrele ușoare.
Ideea lui Wyder era să arunce o serie de aceste module într -un spațiu limitat pentru a vedea dacă se vor asambla în structuri mai complexe, lovindu -se unul în celălalt. Procesul ar putea fi analog cu modul în care aminoacizii au format spontan molecule organice simple acum aproximativ 4 miliarde de ani.
Creștere robotică
Prima etapă a experimentului lui Wyder a fost înființată într -un spațiu cu câteva caracteristici de teren, precum o picătură, câteva obstacole și un cilindru în picioare. Roboții au fost operați de echipă, ceea ce i -a îndrumat să formeze diverse structuri. Trei legături de truss conectate cu magneții la un punct central au format o stea cu trei puncte. Alte structuri pe care le-au format au inclus un triunghi, un diamant cu o coadă care era un triunghi conectat cu o stea cu trei vârfuri, sau un tetraedru și o structură 3D care arăta ca o piramidă triunghiulară. Roboții au fost nevoiți să găsească alte legături de truss și să le facă să facă parte din corpurile lor să se dezvolte în forme mai complexe.
Pe măsură ce creșteau, deveneau și ei mai capabili. O singură legătură de truss nu s -ar putea mișca decât într -o linie dreaptă, un triunghi ar putea vira la stânga și la dreapta, un diamant cu o coadă ar putea traversa mici umflături, în timp ce un tetraedru se putea mișca singur pe pereți mici. În cele din urmă, un tetraedru cu un clichet – o legătură suplimentară pe care robotul ar putea să o folosească un pic ca un băț de mers – ar putea ajuta alți roboți în formarea tetraedrelor, ceea ce a fost o manevră dificilă, riscantă, care a făcut mai multe încercări chiar și pentru operatorii calificați.
Totuși, toată această creștere a mărimii și capacității a fost orchestrată de cercetătorii care controlează hardware -ul. Întrebarea era dacă aceste procese de auto-asamblare ar putea funcționa fără stăpâni umani în jur.
„Am vrut să știm dacă legăturile de truss se vor întâlni de unul singur”, spune Wyder. „Dacă legăturile de truss sunt exact paralele, nu se vor conecta niciodată. Dar a fi paralel este doar o configurație și există configurații infinite în care nu sunt paralele.” Pentru a verifica modul în care s -ar juca acest lucru, echipa a folosit simulări computerizate cu șase legături de truss au născute la întâmplare și în mișcare aleatorie într -un mediu cu pereți. În 2.000 de alergări, la fiecare 20 de minute, modulele au sfârșit cu o șansă de 64 la sută de a forma două forme de stele cu trei puncte; aproximativ 8,4 la sută din asamblarea în două triunghiuri și aproape 45 la sută din sfârșit ca un diamant cu coadă. (Unele dintre aceste configurații au fost intermediari pe calea către alții, astfel încât numerele se ridică la peste 100 la sută.)
Atunci când se deplasează la întâmplare, legăturile de truss ar putea repara structurile și după ce magneții lor s -au deconectat și chiar ar înlocui o legătură de defectuoasă în structură cu una nouă. Dar au metabolizat cu adevărat ceva?
Căutarea scopului
Numele „Metabolism” provine din cuvântul grecesc „Metabolē” care înseamnă „schimbare”. Roboții lui Wyder pot asambla, crește, reconfigura, reconstrui și, într -o măsură limitată, se pot susține, ceea ce se califică cu siguranță ca schimbare.
Dar metabolismul, așa cum se înțelege în mod obișnuit, implică consumul de materiale în moduri care extrag energia și transformă substanțele chimice ale acestora. Legăturile de truss sunt limitate la utilizarea de module prefabricate, compatibile-nu pot consuma unele baterii din plastic și ioni de litiu vechi și le metabolizează în legături de truss cu totul noi. Indiferent dacă acest lucru se califică, deoarece metabolismul depinde mai mult de cât de departe dorim să întindem definiția decât de ceea ce pot face roboții reali.
Și definițiile de întindere, până în prezent, pot fi cel mai puternic caz de utilizare a acestora. „Nu vă pot oferi un caz de utilizare reală”, recunoaște Wyder. „Am încercat să facem ca roboții de truss să poarte încărcături dintr -un punct în altul, dar nici măcar nu este inclus în lucrarea noastră – este o platformă de cercetare în acest moment.” Primul lucru pe care crede că platforma de metabolism robotizat lipsește este o varietate mai largă de module. Echipa a folosit module omogene în această lucrare, dar se gândește deja să se ramifice. „Viața folosește în jur de 20 de aminoacizi diferiți pentru a lucra, așa că în prezent ne concentrăm pe integrarea modulelor suplimentare cu diverși senzori”, explică Wyder. Dar roboții lipsesc și ceva mai fundamental: un scop.
Viața evoluează pentru a îmbunătăți șansele de supraviețuire. O face ca răspuns la presiuni precum prădătorii sau un mediu provocator. Un lucru viu este de obicei să faci tot posibilul pentru a evita să moară.
Egerstedt în „Robot Ecology” susține că ar trebui să construim și să programăm roboți la fel cu „constrângerile de supraviețuire”. Wyder, în lucrarea sa, susține, de asemenea, că trebuie să dezvoltăm o „ecologie robotică auto-susținută” în viitor. Dar, de asemenea, crede că nu ar trebui să luăm prea departe această analogie a vieții. Scopul său este să nu creeze un ecosistem robotizat în care roboții să vâneze și să se hrănească cu alți roboți, îmbunătățindu -și constant propriile modele.
„Am oferi roboților un scop. Să zicem că un scop este să construim o colonie lunară”, spune Wyder. Supraviețuirea ar trebui să fie primul obiectiv, deoarece dacă platforma nu supraviețuiește pe lună, nu va construi o colonie lunară. Mai multe unități mici s -ar dispersa mai întâi pentru a explora zona și apoi s -ar asambla într -o structură mai mare precum o clădire sau o macara. „Și această structură mare ar absorbi, recicla sau mânca, dacă doriți, toți acești roboți mai mici pentru a se integra și a le folosi”, susține Wyder.
O platformă robotizată ca aceasta, crede Wyder, ar trebui să se adapteze la circumstanțe neașteptate chiar mai bune decât viața în sine. „S -ar putea să existe un moment în care un al treilea braț ți -ar salva cu adevărat viața, dar nu poți crește unul. Un robot, având în vedere suficient timp, nu va avea această problemă”, spune el.
Progrese științifice, 2025. DOI: 10.1126/sciadd.adu6897
Jacek Krywko este un scriitor de știință și tehnologie independentă care acoperă explorarea spațială, cercetarea inteligenței artificiale, informatică și tot felul de vrăjitorie de inginerie.
