De ce nu pot roboții să depășească animalele?

„Animalele sălbatice pot migra mii de kilometri pe teren accidentat, o capră de munte poate să cațără literalmente o stâncă și să găsească un punct de sprijin care pare să nu fie acolo, iar un gândac își poate pierde un picior și să nu încetinească”, spune medicul. Max Donelan este profesor la Departamentul de Fiziologie Biomedicală și Kinesiologie de la Universitatea Simon Fraser. „Nu avem roboți capabili de asemenea rezistență, agilitate și durabilitate.”

Pentru a înțelege de ce și pentru a măsura modul în care roboții rămân în urmă animalelor, o echipă multidisciplinară de oameni de știință și ingineri de la universități de cercetare de top a finalizat un studiu detaliat al diferitelor aspecte ale funcționării roboților, comparându-i cu omologii lor animale, într-o lucrare de cercetare publicată în Roboți științifici. Lucrarea a constatat că, prin măsurile pe care le folosesc inginerii, componentele biologice au funcționat surprinzător de slab în comparație cu piesele fabricate. Dar ceea ce excelează animalele este integrarea și controlul lor asupra acestor componente.

Pe lângă Donnellan, echipa include dr. Sam Borden, profesor asociat la Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare de la Universitatea din Washington; Tom Libby, inginer principal de cercetare, SRI International; Kaushik Jayaram, profesor asistent la Departamentul de Inginerie Mecanică Paul M. Rady de la Universitatea din Colorado Boulder; și Simon Sponberg, profesor asociat de fizică și științe biologice la Institutul de Tehnologie din Georgia.

Cercetătorii au studiat unul dintre cele cinci „subsisteme” diferite care se combină pentru a crea un robot care rulează – putere, cadru, acționare, detecție și control – și le-au comparat cu omologii lor biologici. Anterior, era general acceptat că performanța superioară a animalelor în robotică trebuie să se datoreze superiorității componentelor biologice.

„Modul în care au funcționat lucrurile este că, cu unele excepții minore, subsistemele de inginerie depășesc și, uneori, radical performanțe, omologii lor biologici”, spune Libby. „Dar ceea ce este, de asemenea, foarte clar este că, dacă compari animalele cu roboții la nivel de sistem, în ceea ce privește mișcarea, animalele sunt uimitoare. Roboții nu au ajuns încă din urmă”.

Mai optimist în ceea ce privește domeniul roboticii, cercetătorii observă că, dacă comparăm timpul relativ scurt necesar roboților pentru a-și dezvolta tehnologia cu nenumăratele generații de animale care au evoluat de-a lungul a milioane de ani, progresul a fost de fapt remarcabil de rapid. .

„Se va mișca mai repede, pentru că evoluția este nedirecționată”, spune Bearden. „Deși putem depana modul în care sunt proiectați roboții și să învățăm ceva într-un robot și să-l descarcăm pe fiecare alt robot, biologia nu are această opțiune, așa că există modalități prin care ne putem mișca mult mai rapid atunci când proiectăm roboți Acest lucru este posibil prin evoluție – Dar evoluția are un început extraordinar.”

Mai mult decât o simplă provocare de inginerie, roboții care rulează eficienți oferă utilizări potențiale nesfârșite. Indiferent dacă rezolvăm provocările de livrare de „ultimă milă” într-o lume concepută pentru oameni, care este adesea dificil de navigat pentru roboții pe roți, efectuează căutări în medii periculoase sau manipulează materiale periculoase, există multe aplicații potențiale pentru această tehnologie.

Cercetătorii speră că acest studiu va ajuta la ghidarea dezvoltării viitoare în tehnologia robotică, cu accent nu pe construirea unei piese hardware mai bune, ci pe înțelegerea modului de a integra și controla mai bine hardware-ul existent. „Pe măsură ce ingineria învață principiile de integrare din biologie, roboții care lucrează vor deveni la fel de eficienți, flexibili și robusti ca și omologii lor biologici”, conchide Donelan.