Naukowcy sterują "chaosem" w zachowaniu robotów
Niemieccy naukowcy opracowali prostszy sposób na wykonywanie różnorodnych zadań przez autonomiczne roboty. Roboty sześcionożne naśladują zachowanie ludzi i zwierząt, i mogą obecnie wykonywać te same zadania przy mniejszym wysiłku i z większą elastycznością. Opublikowane w czasopiśmie Nature Physics wyniki stanowią dorobek finansowanego ze środków unijnych projektu PACO-PLUS (Percepcja, działanie i poznanie poprzez uczenie się kompleksów obiekt-działanie), który uzyskał niemal 7 mln EUR z tematu "Technologie społeczeństwa informacyjnego" Szóstego Programu Ramowego (6PR). W przypadku ludzi i zwierząt niewielkie obwody neuronalne znane jako centralne generatory wzorców (CPG) kontrolują niektóre umiejętności, takie jak chodzenie czy oddychanie. Naukowcy wykorzystują tę zasadę do opracowywania chodzących robotów, których każdy chód (tj. sposób chodzenia lub poruszania się) wymaga zasadniczo odrębnego CPG. Informacje na temat otaczającego środowiska są zazwyczaj dostarczane robotowi za pośrednictwem czujników. Otrzymywane dane mogą na przykład informować o przeszkodzie na drodze lub zbliżającym się podejściu, a robot wybiera wówczas CPG, który steruje odpowiednim chodem. Członkowie zespołu z różnych instytutów z siedzibą w niemieckich miastach Göttingen i Hanower, opracowali sposób na to, aby robot wykonywał to samo zadanie, wykorzystując CPG, który potrafi wygenerować szereg różnych chodów, a nawet przełączać się między nimi. Dokładniej, urządzenie pozwala, aby 18 czujników uruchamiało 18 silników, które pracują w 11 podstawowych schematach zachowań (np. ustalanie położenia, kołowanie i autoochrona), jak również w ich kombinacjach. W artykule naukowcy wyjaśniają, że sygnał sterujący szybko i odwracalnie dostosowuje się do nowych sytuacji, jak również obsługuje uczenie się i długoterminowe przechowywanie przydatnych, behawioralnych reakcji motorycznych. "Tak oto tego typu sterowanie nerwowe zapewnia skuteczny i jednocześnie prosty sposób samoorganizowania się wszechstronnych zachowań u autonomicznych jednostek na wielu poziomach swobody" - zauważają. Opracowany przez zespół CPG jest niewielką siecią złożoną z dwóch elementów obwodowych, w których tajemnicę sukcesu stanowi "sterownik chaosu". Jeżeli CPG jest niekontrolowane, schemat aktywności jest chaotyczny. Niemniej aktywność ta może być kontrolowana poprzez organizowanie danych wejściowych z czujników w okresowe wzorce, które decydują o odpowiednim chodzie. Różne wzorce, a co za tym idzie chody, mogą być generowane na podstawie sygnału wejściowego z czujnika. Dzięki temu robot może szybko dostosowywać się do zmian takich jak chód w górę i w dół wzniesienia czy po wyboistej nawierzchni, jednocześnie unikając przeszkód na swojej drodze. Ponieważ obwód nerwowy pracuje chaotycznie, robot jest również w stanie uwolnić się, kiedy na przykład wpadnie do dziury. Co więcej, jeżeli robot ma ponownie wykonać takie samo zadanie, niezwłocznie przełączy się na odpowiedni chód, przywołując pierwotne doświadczenie. W przyszłości naukowcy zamierzają wyposażyć robota w urządzenie pamięciowe, co poprawi jego zdolności do reagowania na zmiany w poznanej już wcześniej przestrzeni. Na przykład jeżeli przeszkoda z wcześniejszego doświadczenia zostanie usunięta, robot nie będzie wiedzieć jakiego chodu użyć. Dr Marc Timme z Instytutu Dynamiki i Samoorganizacji im. Maxa Plancka w Göttingen wyjaśnia, że kiedy robot zostanie w końcu wyposażony w pamięć motoryczną to będzie w stanie przewidywać i planować swoje ruchy.
Kraje
Niemcy