En algoritme, der kan hjælpe robotter med at komme af med skader

Robotter som Mars Rover kan operere på egen hånd i barske miljøer, og ny forskning viser, at de kan blive endnu mere selvforsynende ved at finde på måder at tilpasse sig og blive ved med at bevæge sig efter en skade.

På mindre end et minut fandt denne simple robot ud af, hvordan han skulle kompensere for et knækket led og fuldføre sin opgave.

Værket er genstand for en undersøgelse, offentliggjort i dag i Natur , af forskere ved Pierre and Marie Curie University i Frankrig og University of Wyoming. Tanken er, at hvis robotter skal påtage sig farlige, vanskelige job, så bliver de nødt til at klare ødelagte dele og skader, mens de er uden for rækkevidde af et menneskeligt reparationshold.

For eksempel, hvis en robot sendes på en eftersøgnings- og redningsmission i kølvandet på et jordskælv, kan den blive nødt til at klare uventede skader på det ene ben, mens den undersøger en kollapset bygning.

Den største udfordring var at lave noget, der lærer, men lærer på få minutter, siger medforfatter Jean-Baptiste Mouret, nu forsker ved det franske innovationskonsortium Inria. I en video, der ledsager papiret, viser forskere en edderkoplignende robot, der får en skade på et af sine seks ben. Væsenet begynder at prøve nye måder at bevæge sig på, og på cirka 40 sekunder genvinder det 96 procent af sin hastighed og ligner mindre et ødelagt legetøj og mere som et såret dyr, der kravler væk.

I et andet eksempel beskadigede forskere en af ​​motorerne på en mekanisk arm. På mindre end et minut fandt den simple robot ud af, hvordan den skulle kompensere for det knækkede led og placere en bold korrekt i en dåse.

Medforfatter Antoine Cully, en ph.d.-studerende ved PMCU, bemærker, at robotterne lærer med en evolutionær algoritme. Det betyder, at den vil køre gentagne prøve- og fejltrin – baseret på en liste, den oprettede, før den blev implementeret, som beskriver de ting, den kan gøre, og hvor værdifuld hver enkelt er – for at finde en ny måde at komme rundt på. Det er ligesom en forenklet udgave af, hvad mennesker gør: Hvis du forstuver en ankel, bruger du hukommelse og eksperimenter til at finde ud af, hvordan du tumler rundt på den mest effektive og mindst smertefulde måde.

På trods af at dens armled sidder fast i forskellige positioner, er denne robot i stand til at finde ud af nye måder at placere bolde i en kop.

De fleste robotter har ikke sådanne beredskabsplaner, da de typisk er programmeret til at bevæge sig i specifikke mønstre. Hvis de er beskadigede, skal de muligvis lære en ny bevægelsesmetode for at bevare deres funktionalitet. I undersøgelsen, siger Mouret, forstod robotterne ikke, hvad der var galt med dem; forskere forsøgte ikke at forudse noget om den skade, de ville pådrage sig.

Selvfølgelig kan robotter, ligesom biler, have sensorer, der peger på specifikke problemer. Men sensorer løser ikke problemet, og Mouret siger, at målet var at lære uden sensorer (selvom den seksbenede robot brugte en Kinect til at give den en grundlæggende forståelse af, hvornår den var oprejst og afbalanceret). Mouret påpeger også, at sensorer kan være forkerte eller måske ikke helt rigtige. Så forskernes teori er indtil videre, at en robot er bedre tjent med at finde ud af den bedste måde at bevæge sig rundt på gennem eksperimenter frem for sensordata.

Vi vil gerne inddrage denne viden, men vi skal passe på, siger Mouret.

Det er endnu ikke klart, hvor beskadiget en robot kan blive og stadig genvinde nogle bevægelser, og forskernes eksempler er stadig langt fra virkelige scenarier som at bekæmpe brande eller redde mennesker. Mouret siger, at de snart vil teste disse læringsalgoritmer uden for laboratoriet på større robotter.

Og mens man ser den seksbenede robot finde ud af, at en ny bevægelsesmetode uundgåeligt skaber visioner om Terminator og onde robotter, siger Mouret, at forskere har masser af tid til at indbygge ordentlige sikkerhedsforanstaltninger for at forhindre robotter i at implementere adfærd, der kan skade mennesker.

Næsten alle dyr er bygget til at tilpasse sig en lille skade, siger han. Det betyder ikke, at de vil overtage verden.

skjule