За последние годы мы сделали несколько значительных шагов вперёд в области робототехники и искусственного интеллекта, но до сих пор не создали роботов, способных превзойти лучшее, что может предложить природа, и новое исследование выясняет основные причины этого.
Проанализировав более сотни предыдущих исследований и сопоставив роботов с животными в таких категориях, как мощность, строение скелета, приведение в действие, восприятие и управление, учёные пришли к неожиданному выводу. Исследование было опубликовано в журнале Science Robotics.
Дело не в том, что наши самые продвинутые роботы сильно отстают в какой-то конкретной категории. Проблема в том, что мы ещё не придумали, как объединить все эти элементы так хорошо, как это произошло за миллионы лет эволюции.
«На системном уровне наши роботы не так уж и хороши, — говорит инженер-механик Каушик Джаярам из Университета Колорадо в Боулдере. — Мы сталкиваемся с компромиссами, присущими дизайну. Если мы пытаемся оптимизировать что-то одно, например скорость движения, мы можем потерять в чём-то другом, например в способности поворачивать».
В качестве примера Джаярам приводит робота, вдохновлённого тараканами, которого он помогал разрабатывать в 2020 году. Он быстро передвигается вперёд и назад, но испытывает трудности, когда нужно изменить направление движения или переместиться по неровной поверхности.
Эти компромиссы также могут превратиться в выгоду, когда два процесса взаимодействуют неожиданным образом, помогая системе. Хотя такой тип взаимодействия чаще всего проявляется в более сложных системах, но их трудно (если не невозможно) предсказать.
Исследователи также отмечают, что даже самые маленькие насекомые превосходят большинство роботов в восприятии окружающего мира и адаптации своих действий к нему; они демонстрируют гибкость и манёвренность, которые крайне важны, если вы хотите передвигаться одновременно быстро и безопасно.
Следующим пунктом идёт мощность. В то время как двигатели и батареи могут превзойти ткани и мышцы в определённых показателях, у животных сила полностью интегрирована с сенсорной информацией в тех же клеточных образованиях.
«Животные в каком-то смысле являются воплощением этого высшего принципа дизайна — системы, которая функционирует очень хорошо в целом, — говорит Джаярам. — Природа – очень хороший учитель».
Одним из стимулов нового исследования является то, что оно вдохновит инженеров на создание более гибких и проворных роботов, способных адаптировать свой способ передвижения в зависимости от сценария.
Команда исследователей предлагает сосредоточиться на создании «функциональных субъединиц», в которых различные элементы сочетаются так же, как в клетках животных — такие элементы, как энергия, чувствительность и движение.
