Ученые из Колумбийского университета создали прототип робота, способного расти, исцелять себя и адаптироваться, потребляя материалы или части других роботов. Этот процесс, названный «роботизированным метаболизмом», представляет собой значительный шаг к созданию полностью автономных машин, способных физически поддерживать свое существование без вмешательства человека.
Концепция «роботизированного метаболизма» определяется двумя строгими правилами. Во-первых, робот должен расти полностью самостоятельно или с помощью других роботов, состоящих из аналогичных компонентов. Во-вторых, единственными внешними ресурсами, которые он может получать, являются материалы и энергия. Этот подход позволяет механизмам поглощать и повторно использовать детали из окружающей среды.
Технологической основой робота служат компоненты под названием «ферменные звенья» (truss links). Это шестигранные вытянутые стержни, оснащенные магнитными соединителями, которые позволяют им сжиматься и расширяться, соединяясь с другими модулями. Такая конструкция обеспечивает возможность многократной сборки и разборки, что является ключом к созданию «самоподдерживающейся машинной экологии».
Результаты исследования были опубликованы 16 июля в журнале Science Advances. Ведущим автором исследования является Филипп Мартин Вайдер, профессор инженерии в Колумбийском университете. Соавтором выступил Ход Липсон, заведующий кафедрой машиностроения того же университета.
В ходе эксперимента прототип продемонстрировал свои возможности в контролируемой среде. Сначала разрозненные ферменные звенья самостоятельно собрались в плоские двумерные фигуры. Затем, интегрируя новые детали, они сформировали объемный трехмерный тетраэдр, демонстрируя способность к росту.
Наиболее показательным стал этап адаптации. Созданный 3D-тетраэдр смог успешно передвигаться по неровной тестовой поверхности. Для этого он интегрировал в свою конструкцию дополнительное звено, которое использовал в качестве «трости для ходьбы», самостоятельно улучшив свою функциональность для решения новой задачи.
Ход Липсон отмечает, что основной проблемой современной робототехники является физическая ограниченность машин. В то время как искусственный интеллект достиг значительных успехов, тела роботов остаются «монолитными, неадаптивными и не подлежащими переработке». Цель нового подхода — преодолеть эти ограничения.
Исследователи проводят прямую аналогию с биологическими системами. Живые организмы обладают высокой адаптивностью, поскольку используют модульный принцип, постоянно пересобирая и повторно используя строительные блоки, такие как аминокислоты. «Мы хотим, чтобы роботы научились использовать и повторно использовать детали от других роботов», — объясняет Липсон.
Потенциальными сферами применения таких технологий являются ликвидация последствий стихийных бедствий и освоение космоса — среды, где человеческое вмешательство для ремонта и обслуживания затруднено или невозможно. Видение будущего заключается в создании машин, способных поддерживать свою работоспособность без помощи людей.
Липсон признает, что идея самовоспроизводящихся роботов может вызывать тревогу и напоминать о «плохих научно-фантастических сценариях». Однако он подчеркивает практическую необходимость развития этой технологии.
По мере того как общество передает роботам все больше критически важных задач — от беспилотных автомобилей и автоматизированного производства до обороны и освоения космоса — возникает фундаментальный вопрос: «Кто будет заботиться об этих роботах?».
Опора исключительно на человеческое обслуживание в таких масштабах становится нереалистичной. Поэтому, как заключает Ход Липсон, «роботы в конечном итоге должны научиться заботиться о себе сами».
Изображение носит иллюстративный характер
Концепция «роботизированного метаболизма» определяется двумя строгими правилами. Во-первых, робот должен расти полностью самостоятельно или с помощью других роботов, состоящих из аналогичных компонентов. Во-вторых, единственными внешними ресурсами, которые он может получать, являются материалы и энергия. Этот подход позволяет механизмам поглощать и повторно использовать детали из окружающей среды.
Технологической основой робота служат компоненты под названием «ферменные звенья» (truss links). Это шестигранные вытянутые стержни, оснащенные магнитными соединителями, которые позволяют им сжиматься и расширяться, соединяясь с другими модулями. Такая конструкция обеспечивает возможность многократной сборки и разборки, что является ключом к созданию «самоподдерживающейся машинной экологии».
Результаты исследования были опубликованы 16 июля в журнале Science Advances. Ведущим автором исследования является Филипп Мартин Вайдер, профессор инженерии в Колумбийском университете. Соавтором выступил Ход Липсон, заведующий кафедрой машиностроения того же университета.
В ходе эксперимента прототип продемонстрировал свои возможности в контролируемой среде. Сначала разрозненные ферменные звенья самостоятельно собрались в плоские двумерные фигуры. Затем, интегрируя новые детали, они сформировали объемный трехмерный тетраэдр, демонстрируя способность к росту.
Наиболее показательным стал этап адаптации. Созданный 3D-тетраэдр смог успешно передвигаться по неровной тестовой поверхности. Для этого он интегрировал в свою конструкцию дополнительное звено, которое использовал в качестве «трости для ходьбы», самостоятельно улучшив свою функциональность для решения новой задачи.
Ход Липсон отмечает, что основной проблемой современной робототехники является физическая ограниченность машин. В то время как искусственный интеллект достиг значительных успехов, тела роботов остаются «монолитными, неадаптивными и не подлежащими переработке». Цель нового подхода — преодолеть эти ограничения.
Исследователи проводят прямую аналогию с биологическими системами. Живые организмы обладают высокой адаптивностью, поскольку используют модульный принцип, постоянно пересобирая и повторно используя строительные блоки, такие как аминокислоты. «Мы хотим, чтобы роботы научились использовать и повторно использовать детали от других роботов», — объясняет Липсон.
Потенциальными сферами применения таких технологий являются ликвидация последствий стихийных бедствий и освоение космоса — среды, где человеческое вмешательство для ремонта и обслуживания затруднено или невозможно. Видение будущего заключается в создании машин, способных поддерживать свою работоспособность без помощи людей.
Липсон признает, что идея самовоспроизводящихся роботов может вызывать тревогу и напоминать о «плохих научно-фантастических сценариях». Однако он подчеркивает практическую необходимость развития этой технологии.
По мере того как общество передает роботам все больше критически важных задач — от беспилотных автомобилей и автоматизированного производства до обороны и освоения космоса — возникает фундаментальный вопрос: «Кто будет заботиться об этих роботах?».
Опора исключительно на человеческое обслуживание в таких масштабах становится нереалистичной. Поэтому, как заключает Ход Липсон, «роботы в конечном итоге должны научиться заботиться о себе сами».
