Бессмертие машин: как Искусственный Интеллект создает самовосстанавливающихся роботов

34 минуты назад

Поломка одной конечности для классического робота-пса означает мгновенную потерю функциональности. Стремясь устранить эту критическую уязвимость, инженеры представили радикально иную концепцию: модульные механизмы, способные адаптироваться к агрессивной среде и сохранять работоспособность даже при серьезных физических повреждениях. Если такой робот будет разделен надвое, его фрагменты не превратятся в лом — они продолжат автономное движение, чтобы воссоединиться и довести выполнение миссии до конца.

Новая эра: шагающие метамашины

Сгенерированные ИИ модульные роботы передвигаются по неровной местности — Адаптивные модульные роботы, спроектированные для самовосстановления и работы в сложных условиях. Правообладатель: Northwestern University. Источник: techxplore.com.

На иллюстрации показаны спроектированные искусственным интеллектом системы, состоящие из сфер и соединительных элементов, преодолевающие сложный ландшафт. Правообладатель: Northwestern University. Источник: techxplore.com.

Архитектура «одушевленного» конструктора

В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи вводят понятие «шагающих метамашин». Это сложные системы, сформированные из множества самостоятельных малых роботов.

Фундаментальным элементом конструкции является полуметровый модуль, состоящий из осевой сферы и двух рычагов. Доцент Сэм Кригман, возглавивший проект, проводит параллель с биологическими организмами: внутри сферы интегрированы «нервная система, метаболизм и мускулатура» — микропроцессор, энергоблок и электромотор.

Несмотря на структурную простоту и ограниченность движений в одной плоскости, каждый юнит автономен. По отдельности модули способны на базовые перемещения — перекаты или прыжки. Однако при объединении в единую сеть по принципу Lego-конструктора, система обретает «атлетический интеллект». Коллективные механизмы демонстрируют сложные паттерны поведения: волнообразные движения тюленей, маневренность ящериц или прыгучесть кенгуру.

Цифровой естественный отбор

Облик этих метамашин не является плодом человеческого дизайна. Инженеры доверили проектирование алгоритмам искусственного интеллекта, запустив процесс виртуальной эволюции. В симуляции ИИ комбинировал блоки в произвольном порядке, тестировал их эффективность, отсеивал нежизнеспособные формы и совершенствовал наиболее удачные архитектуры.

В результате искусственных мутаций возникли причудливые многоногие структуры, превосходящие традиционные антропоморфные или зооморфные модели. В зависимости от конфигурации, одни и те же блоки могли выполнять функции опорных конечностей, гибкого хребта или балансирующего хвоста.

Для команды Кригмана это продолжение серии прорывных экспериментов. Как сообщает CBS News, ранее в 2023 году исследователи представили алгоритм, создавший мягкого робота всего за полминуты. Но если те прототипы обладали лишь зачатками моторики, то нынешние метамашины наделены способностью осознавать конфигурацию собственного тела и координировать работу десятков взаимосвязанных узлов.

Преодоление реальности

Финальным испытанием стал перенос технологий из виртуальной среды в полевые условия. Роботы столкнулись с реальными вызовами: гравийными дорогами, высокой травой, грязью и хаотичным нагромождением камней. По заверению ученых, это первый прецедент успешного функционирования эволюционно спроектированных роботов вне лаборатории.

В естественной среде машины продемонстрировали феноменальную живучесть. Они способны самостоятельно возвращаться в рабочее положение при переворотах и мгновенно перестраивать алгоритм движения при утрате конечности. Если отделить модуль от основного корпуса, оставшаяся часть системы адаптируется к потере, а «отсеченный» элемент стремится настичь группу для последующей реинтеграции.

Данная технология, развивающаяся при поддержке Национального научного фонда США и Schmidt Sciences, обещает совершить переворот в сфере поисково-спасательных работ. В перспективе автономные рои таких метамашин смогут эффективно действовать в эпицентрах катастроф. Способность к самосборке и мгновенной адаптации стирает границы между уязвимым механизмом и гибкостью живого существа.