Jak w godzinę nauczyć robota chodzić? Obejrzeć z nim film przyrodniczy o koniach

Technologię i matkę naturę – choć często nie widać tego na pierwszy rzuty oka – łączy wiele wspólnych mianowników. W przyrodzie istnieje bogaty wachlarz zjawisk i organizmów, które swoimi naturalnymi zdolnościami inspirują naukowców do tworzenia niezwykłych rzeczy. Wiele na pozór błahych aspektów świata zwierząt znajduje odzwierciedlenie w najnowszych technologiach. Pociągi wzorowane na dziobach Zimorodków czy nieulegające oblodzeniu części samolotów, niczym pancerz pustynnego żuka. Te przykłady to zaledwie czubek góry lodowej. Naukowcy inspirują się naturą także w kwestii sztucznej inteligencji, tak jak w przypadku Mortiego – robota, który nauczył się chodzić w godzinę. Jak? Naśladując nowonarodzone zwierzęta.

Morti – robot z duszą źrebaka

Garść ciekawostek o koniach na początek. Czy wiecie, że źrebię na około pół godziny po narodzeniu zaczyna widzieć, a mniej więcej po godzinie chodzić? Zanim zapytacie, jakie to ma znaczenie, pospieszę z wyjaśnieniem. Otóż sęk w tym, że błyskawiczne opanowanie kontroli mięśni i ścięgien u koni naukowcy postanowi wykorzystać do nauki chodzenia czworonożnego robota.

Morti – bo takie imię nosi bohater tej publikacji – to półmetrowy kawał żelastwa wspierany sztuczną inteligencją, zdolny do samodzielnej nauki poruszania. Za powołanie robota do „życia” odpowiadają niemieccy inżynierowie z Instytutu Systemów Inteligentnych Maxa Plancka w Stuttgarcie. Źrebięta posiadają sieć neuronów w rdzeniu kręgowym, umożliwiające mięśniom wykonywanie rytmicznych skurczy chwilę po narodzinach. Felix Ruppert i Alexander Badri-Sprowitz postanowili wykorzystać ten naturalny mechanizm, aby „nauczyć” Mortiego chodu w zaledwie godzinę.

Cud natury w technologicznym wydaniu

Robot wykorzystuje sztuczną inteligencję do naśladowania zachowań młodego konia i generowania swoistej instrukcji chodzenia. Morti posiada w „kopytkach” czujniki sygnalizujące upadek i utracenie kontaktu z podłożem. Z początku – dokładnie jak zwierze – robot wielokrotnie zalicza glebę i potyka się o przeszkody, a SI wykorzystuje te dane do opracowania najlepszej metody chodzenia. Zamiast analizować przypadki z wyprzedzeniem, robot po prostu uczy się na błędach, dzięki czemu jest w stanie zauważalnie zmniejszyć wykorzystanie energii. Po godzinie nauki zużycie energii spada o 42% w stosunku do początkowego stanu świeżo po uruchomieniu.

Czytaj dalej poniżej

COVID-19 powoduje autodestrukcję mózgu. Naukowcy coraz bliżej rozwiązania zagadki „mgły mózgowej" Patryk Koncewicz

AI napisała o sobie pracę naukową. I nawet "zgodziła się" na publikację Jakub Szczęsny

Autorzy projektu nazywają tę metodę „elastycznym łagodzeniem krótkoterminowych perturbacji przy użyciu rzadkiego sprzężenia zwrotnego”

„W naszym czworonożnym robocie „Morti” wdrożyliśmy pętle sprzężenia zwrotnego oparte na ciągłych danych z czujników i odruchach wyprzedzających, wyzwalanych przez dyskretne zdarzenia perturbacyjne. Następnie zaobserwowaliśmy zachowanie Mortiego, mierzone za pomocą rzadkiego sprzężenia zwrotnego z czujników kontaktowych na jego stopach. To krótkoterminowe sprzężenie zwrotne działa jak mechanizm łagodzenia krótkoterminowych perturbacji elastycznych” – fragment publikacji naukowej autorstwa Felixa Rupperta i Alexandra Badri-Sprowitza

Sztuczna inteligencja świetnie radzi sobie w czynnościach wyuczonych na danym zbiorze danych, jednak często gubi się po dodaniu nieznanej informacji. Morti ma natomiast stale ewoluować dzięki ciągłemu analizowaniu podłoża i dostosowywaniu się do zmieniających się okoliczności. Naukowcy po pozytywnych próbach chodu chcą teraz wyposażyć robota w więcej czujników zwiększających zakres ruchu, dzięki czemu Morti jeszcze mocniej upodobni się do zwierzęcego pierwowzoru.

Stock image from Depositphotos