Dlaczego roboty nie mogą wyprzedzić zwierząt?

„Dzikie zwierzęta mogą migrować tysiące kilometrów po nierównym terenie, koza górska może dosłownie wspiąć się na klif i znaleźć oparcie, którego pozornie tam nie ma, a karaluch może stracić nogę i nie zwolnić” – mówi lekarz. Max Donelan jest profesorem na Wydziale Fizjologii Biomedycznej i Kinezjologii na Uniwersytecie Simona Frasera. „Nie mamy robotów zdolnych do czegoś takiego jak wytrzymałość, zwinność i trwałość”.

Aby zrozumieć, dlaczego i zmierzyć, w jaki sposób roboty pozostają w tyle za zwierzętami, multidyscyplinarny zespół naukowców i inżynierów z wiodących uniwersytetów badawczych przeprowadził szczegółowe badania różnych aspektów działania robotów, porównując je z ich zwierzęcymi odpowiednikami, w artykule opublikowanym w czasopiśmie naukowym Roboty naukowe. W artykule stwierdzono, że według środków stosowanych przez inżynierów komponenty biologiczne działały zaskakująco słabo w porównaniu z częściami produkowanymi. Ale zwierzęta wyróżniają się integracją i kontrolą tych składników.

Oprócz Donnellana w skład zespołu wchodzą dr. Sam Borden, 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 Paula M. Rady na Uniwersytecie Colorado Boulder; oraz Simon Sponberg, profesor nadzwyczajny fizyki i nauk biologicznych w Georgia Institute of Technology.

Naukowcy zbadali jeden z pięciu różnych „podsystemów”, z których składa się działający robot — zasilanie, ramę, uruchamianie, wykrywanie i sterowanie — i porównali je z ich biologicznymi odpowiednikami. Wcześniej powszechnie uważano, że wyższość zwierząt nad robotami musi wynikać z wyższości składników biologicznych.

„Sprawa działa tak, że – z pewnymi drobnymi wyjątkami – podsystemy inżynieryjne działają lepiej, a czasem radykalnie przewyższają swoje biologiczne odpowiedniki” – mówi Libby. „Ale jasne jest również, że jeśli porównać zwierzęta do robotów na poziomie całego systemu, to pod względem ruchu zwierzęta są niesamowite. Roboty jeszcze nie nadrobiły zaległości”.

Z większym optymizmem nawiązując do dziedziny robotyki, naukowcy zauważają, że jeśli porównać stosunkowo krótki czas potrzebny robotom na opracowanie technologii z niezliczonymi pokoleniami zwierząt, które ewoluowały przez miliony lat, postęp jest w rzeczywistości niezwykle szybki. .

„Będzie poruszać się szybciej, ponieważ ewolucja jest nieukierunkowana” – mówi Bearden. „Chociaż możemy debugować sposób projektowania robotów, uczyć się czegoś w jednym robocie i przesyłać to do każdego innego robota, biologia nie daje takiej możliwości. Istnieją zatem sposoby, dzięki którym możemy poruszać się znacznie szybciej, konstruując roboty, niż to robimy Jest to możliwe dzięki ewolucji. Ale ewolucja ma niesamowity początek.”

Wydajne działające roboty to coś więcej niż tylko wyzwanie inżynieryjne, oferujące nieograniczone 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, istnieje wiele potencjalnych zastosowań tej technologii.

Naukowcy mają nadzieję, że to badanie pomoże w ukierunkowaniu przyszłego rozwoju technologii robotyki, skupiając się nie na budowaniu lepszego sprzętu, ale na zrozumieniu, w jaki sposób lepiej integrować i kontrolować istniejący sprzęt. „W miarę jak inżynieria będzie uczyć się zasad integracji z biologii, pracujące roboty staną się równie wydajne, zwinne i potężne, jak ich biologiczne odpowiedniki” – podsumowuje Donelan.