Gepárdok és csótányok: a robotika új tanítómesterei
Az elmúlt években jelentős előrelépéseket tettünk a robotika és a mesterséges intelligencia terén, de még nem építettünk olyan robotokat, amelyek felülmúlnák a természet által kínált legjobb teljesítményeket. Egy új kutatás feltárja ennek fő okait, több mint száz korábbi tanulmányt áttekintve és hivatkozva, valamint robotokat állítva szembe állatokkal olyan kategóriákban, mint az erő, a váz, a működtetés, az érzékelés és az irányítás.
A meglepő következtetés az, hogy a legfejlettebb robotjaink nem maradnak el jelentősen egyetlen konkrét kategóriában sem. A probléma az, hogy még nem sikerült ezeket a különböző elemeket olyan jól összekombinálnunk, mint ahogyan azt az evolúció több millió év alatt tette. Az evolúció hosszú idő alatt finomhangolta az élőlények képességeit, lehetővé téve számukra, hogy hatékonyan alkalmazkodjanak környezetükhöz és túléljenek.
Kompromisszumok és kölcsönhatások
Kaushik Jayaram, a Colorado Boulder Egyetem gépészmérnöke szerint a robotok rendszerszinten nem olyan jók, mint az állatok. Inherens tervezési kompromisszumokba ütközünk: ha egyik tulajdonságot, például az előrehaladási sebességet próbáljuk optimalizálni, akkor más képességek, például a fordulékonyság terén veszíthetünk.
Ezek a kompromisszumok előnyösen is kombinálódhatnak, amikor két folyamat váratlan módon kölcsönhatásba lép egymással, segítve a rendszert. Bár az ilyen típusú kölcsönhatások nagyobb valószínűséggel jelennek meg összetettebb rendszerekben, előrejelzésük nehéz (ha nem lehetetlen). Az állatok évmilliók alatt fejlődtek ki, és olyan bonyolult rendszereket hoztak létre, amelyekben a különböző alrendszerek zökkenőmentesen működnek együtt.
Érzékelés és alkalmazkodás
A kutatók arra is rámutatnak, hogy még a legkisebb rovarok is felülmúlják a legtöbb robotot a környezetük érzékelésében és cselekedeteik ehhez való igazításában; ez a rugalmasság és fürgeség elengedhetetlen a gyors és biztonságos mozgáshoz. Az állatok idegrendszere és érzékszervei kifinomult módon dolgozzák fel a környezeti ingereket, lehetővé téve a gyors reakciókat és alkalmazkodást.
Integrált energiaellátás
Bár a motorok és akkumulátorok bizonyos mérőszámokban felülmúlhatják a szöveteket és izmokat, az állatokban az energia teljesen integrálva van az érzékelési információkkal, ugyanazokban a sejtegységekben. Jayaram szerint az állatok bizonyos értelemben a végső tervezési elv megtestesítői – egy olyan rendszer, amely igazán jól működik együtt. Az állati sejtek energiatermelő rendszerei, mint a mitokondriumok, szorosan együttműködnek az érzékelő és mozgató struktúrákkal, optimális teljesítményt biztosítva.
Funkcionális alegységek építése
Az új kutatás egyik fő motivációja, hogy inspirálja a mérnököket rugalmasabb, fürgébb és alkalmazkodóképesebb robotok létrehozására. A kutatócsoport javaslata szerint érdemes lehet arra összpontosítani, hogy jobban tudjunk olyan "funkcionális alegységeket" építeni, ahol a különböző elemek éppúgy kombinálódnak, mint az állati sejtekben – olyan elemek, mint az energia, az érzékelés és a mozgás.
Ez a taktika több lehetőséget biztosítana a negatív kompromisszumok és a potenciális emergens tulajdonságok feltárására. Amíg nem értjük meg jobban ezeket a tényezőket, addig a gepárdok és a csótányok előnyben lesznek. A biológiai rendszerek tanulmányozása kulcsfontosságú lehet a robotika továbbfejlesztésében, feltárva azokat az alapelveket, amelyek lehetővé teszik az állatok számára a hatékony és adaptív mozgást.
(Eredeti cikk: sciencealert.com)
