Môže mať robot telo, ktoré sa neustále mení? Vedci vytvorili stroje, ktoré sa dokážu poskladať do miliárd tvarov
Vedci predstavili modulárne roboty, ktoré nemajú pevné telo. Skladajú sa z identických jednotiek, dokážu meniť tvar podľa prostredia a pomocou umelej inteligencie si „navrhujú“ vlastnú konštrukciu.
Robotika sa dlhé roky riadila jednoduchým pravidlom. Inžinier navrhne stroj, určí jeho tvar a robot potom vykoná konkrétnu úlohu. Výskum z Northwestern University však ukázal úplne iný smer. Vedci predstavili takzvané modulárne rekonfigurovateľné roboty, stroje zložené z identických častí, ktoré sa dokážu skladať do rôznych tvarov. Robot tak nemá jedno pevné telo, tvar si dokáže zmeniť podľa prostredia alebo úlohy, informuje portál Gizmodo.
Výsledky výskumu publikoval vedecký časopis Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Tradičný robot má presnú konštrukciu. Má pevný počet nôh alebo kolies a každá súčiastka plní konkrétnu funkciu.
Nový systém funguje úplne inak než tradičné roboty. Vedci vytvorili základnú stavebnú jednotku, ktorú nazvali autonómna modulárna noha. Ide o malý robotický modul, ktorý obsahuje všetko potrebné na samostatný pohyb.
Každá takáto jednotka má vlastný zdroj energie, senzory, procesor aj pohonné mechanizmy. V praxi to znamená, že nejde len o pasívny diel stavebnice. Aj jeden modul dokáže vykonať jednoduché pohyby a reagovať na svoje okolie.
Neprehliadni
Keď sa tieto moduly spoja, vznikne väčší robot, ktorého tvar aj spôsob pohybu závisí od toho, ako sa jednotlivé časti poskladajú.
Tvar modulu je pomerne jednoduchý, dva valce spojené so stredovou guľou. Tento dizajn umožní niekoľko typov pohybu.
Aj malé množstvo modulov dokáže vytvoriť obrovský počet rôznych kombinácií
Jednotka sa dokáže kotúľať, otáčať alebo dokonca odraziť od zeme. Samotná jedna „noha“ je teda malý robot. Keď sa spoja dve, vznikne úplne nový stroj. Skutočná sila systému sa však podľa vedcov ukáže až v momente, keď sa spojí viac modulov.
Každá jednotka má až 18 bodov pripojenia, na ktoré sa môžu pripojiť ďalšie moduly. Práve v tom spočíva hlavná sila celého systému. Aj relatívne malé množstvo týchto častí dokáže vytvoriť obrovské množstvo rôznych konfigurácií.
Už pri dvoch moduloch existuje približne 435 možných spôsobov, ako ich spojiť. Keď sa počet zvýši na päť jednotiek, počet možných kombinácií prudko narastie, vedci hovoria o stovkách miliárd rôznych tvarov. Z niekoľkých identických dielov tak môže vzniknúť obrovské množstvo robotických „tiel“, z ktorých každé sa môže hodiť na iný typ pohybu alebo prostredia.
Robot tak môže mať podobu štvornohého zvieraťa, pavúka alebo úplne zvláštnej mechanickej konštrukcie.
Vedci chceli odstrániť jeden problém klasickej robotiky, ľudské predstavy o tom, ako má robot vyzerať.
„Cieľom bolo odstrániť ľudské predsudky pri návrhu robotov a umožniť systému nájsť vlastné riešenia,“ uvádza štúdia.
To, ako bude finálny robot poskladaný má pod palcom umelá inteligencia
Za týmto prístupom stojí koncept generatívneho dizajnu. Inžinier už nenavrhuje konkrétny tvar robota. Zadá len cieľ, napríklad robot musí zvládnuť pohyb cez skalnatý terén alebo prechod úzkou jaskyňou.
Umelá inteligencia potom v simulácii otestuje obrovské množstvo konfigurácií.
Tento proces pripomína digitálnu evolúciu. AI skúša milióny náhodných kombinácií a vyberie tú, ktorá funguje najlepšie.
Výsledný robot môže mať veľmi zvláštny tvar. Niekedy ide o asymetrickú trojnohú konštrukciu alebo o stroj, ktorý sa nepodobá na nič živé. Napriek tomu môže byť v danom prostredí najefektívnejší.
Aj tieto roboty narážajú na problém „uncanny valley“
Jednotlivé moduly nemusia vždy slúžiť ako nohy. Keď sa robot poskladá z väčšieho počtu jednotiek, niektoré moduly prevezmú inú úlohu.
Niektoré prestanú byť nohami a začnú fungovať ako chrbtica robota, ktorá drží telo pohromade. Takýto systém umožní vznik strojov, ktoré sa dokážu prispôsobiť rôznym terénom.
Roboty zložené z autonómnych nôh majú ešte jednu zvláštnu vlastnosť, ich pohyb pôsobí pre ľudí neprirodzene.
Pri testoch sa roboty pohybovali trhavo a často menili smer. Výsledok pripomínal pavúky alebo hmyz.
Tento efekt súvisí s psychologickým javom nazývaným „uncanny valley“, teda „tiesnivé údolie“.
Ide o moment, keď sa stroj začne pohybovať takmer ako živý tvor, ale stále nie úplne prirodzene. Práve tento rozdiel vyvolá v ľuďoch inštinktívny pocit nepokoja.
Koncept uncanny valley sa typicky spája s humanoidnými robotmi, no uplatniť sa môže aj na neľudské štruktúry. Robot tak pôsobí živšie než bežný stroj, no zároveň stále príliš mechanicky.
Robotika by sa mohla prikloniť k robotom z mäkších konštrukcií
Súčasné moduly sú vyrobené z pevného materiálu. Výskumníci však už premýšľajú nad ďalším krokom. Budúce verzie môžu využívať princípy mäkkej robotiky.
V takom prípade by sa moduly vyrábali z pružných materiálov alebo umelých svalov. Robot by potom dokázal meniť nielen tvar, ale aj tuhosť.
V úzkom priestore by sa telo stlačilo, na pevnom povrchu by opäť stuhlo. Takýto stroj by zvládol pohyb v prostredí, kde by klasický robot zlyhal.
Prvý krok k „programovateľnej hmote“
Modulárne roboty predstavujú aj prvý krok k ešte radikálnejšej vízii, takzvanej programovateľnej hmote. V tejto predstave by jednotlivé moduly boli extrémne malé, možno veľké ako zrnká piesku. Takéto častice by sa dokázali poskladať do akéhokoľvek objektu, nástroja, nábytku alebo pracovného robota.
Dnešné prototypy zo Severozápadnej univerzity sú zatiaľ pomerne veľké a jednoduché. Ukazujú však smer, ktorým sa robotika môže vydať.
