Τι είναι το Robot Evolution; | 3 Σημαντικές προσδοκίες

Εξέλιξη ρομπότ

πίστωση εικόνας: freepik.com

Το θέμα της συζήτησης: Robot Evolution και τα διάφορα στάδια

Τι είναι το Robot Evolution;

Από το αιγυπτιακό ρολόι νερού που βρέθηκε στον τάφο του Amenhotep I έως το Perseverance rover προσγειώθηκε με επιτυχία στον Άρη, από τον Talos να είναι το πρώτο ανθρωποειδές ρομπότ από την ελληνική εποχή στον Atlas της Boston Dynamic που έκανε backflips και καλά χορογραφημένες ρουτίνες χορού και από τον μηχανικό του Leonardo da Vinci άντρες στο Boston Dynamic's Spot που εκτελούν συντονισμένες εργασίες με απόλυτη ακρίβεια, η ρομποτική έχει προχωρήσει πολύ.

Talos- Humanoid ρομπότ από την ελληνική εποχή, Image Credit: https://miro.medium.com/max/589/1*Pf05gwSquPAML21NjICUvA.jpeg

Γεγονότα της εξέλιξης του ρομπότ

Ένα ρομπότ είναι συνήθως μια μηχανή που έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί ρουτίνες ή πολύπλοκες εργασίες μέσω προγραμματισμού από επιστήμονες και μηχανικούς.

Τα πρωτόγονα ρομπότ ξεκίνησαν με απλή χρονομέτρηση και πραγματοποιώντας εργασίες ρουτίνας μόνο, με περιορισμένη ή καμία ανθρώπινη παρέμβαση. Η περιέργεια των ανθρώπων είναι εμφανής στους φανταστικούς κόσμους της επιστημονικής φαντασίας που δημιουργήθηκαν όλα αυτά τα χρόνια. Αυτές οι ιδέες που μεταδίδονται στη ζωή των τροχών έχουν εμπνεύσει την εξέλιξη του ρομπότ στην πραγματική ζωή.

Εξέλιξη ρομπότ: Εξελικτική Ρομποτική

Πώς ορίζεται η Εξελικτική Ρομποτική;

Σκεφτείτε πώς τα ανθρώπινα όντα έχουν εξελιχθεί από τα πρώτα γνωστά είδη της οικογένειας των Hominid, εμφανίζοντας σημαντικές ανατομικές αλλαγές - Homo Erectus. Υπάρχουν ακριβείς αποδείξεις, κυρίως στις πτυχές του διποδαλισμού, της επέκτασης του εγκεφάλου και του πολιτισμού, που έφερε τον Homo Sapiens στο σημείο που βρίσκονται σήμερα και αυτές οι αλλαγές επηρεάζονται από τη φυσική επιλογή.

Ομοίως, η Εξελικτική Ρομποτική είναι μια ενσωματωμένη προσέγγιση για την επίτευξη τεχνητής νοημοσύνης μέσω επιλογών, παραλλαγών και κληρονομικών αρχών στο σχεδιασμό ρομπότ. Αυτό είναι ένα υποσύνολο του Robot Evolution που οδηγεί στην καινοτομία πιο στιβαρών και προσαρμοστικών ρομπότ. Αυτό οδηγεί στη βελτιστοποίηση ενός ρομποτικού συστήματος ή ενός από τα υποσυστήματά του έναντι ενός στόχου συμπεριφοράς, αξιοποιώντας τα σχεδιαστικά του χαρακτηριστικά χρησιμοποιώντας μια ολιστική προσέγγιση.

Με επίκεντρο μια νέα μορφή πειραματισμού, η εξελικτική ρομποτική μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως μια προσέγγιση επαναστατικής προσέγγισης για μελέτες. Η χρήση της ρομποτικής ως ενεργοποιητή μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση προβλημάτων που είναι δύσκολο να αναλυθούν, αν όχι αδύνατο, από μοντέλα υπολογιστών και πρακτικά πειράματα.

Πώς συμβαίνει η Εξελικτική Ρομποτική;

Ένα πείραμα στην εξελικτική ρομποτική εξετάζει τυχαία παραγόμενα δείγματα σχεδίων ρομπότ που αφορούν ατομικά χαρακτηριστικά. Οι παραλλαγές με τη χειρότερη απόδοση εξαλείφονται και αντικαθίστανται με καλύτερες μεταλλάξεις προτύπου ή / και συνδυασμούς. Αυτός ο εξελικτικός αλγόριθμος συνεχίζεται μέχρι την ολοκλήρωση μιας καθορισμένης χρονικής περιόδου ή υπερβαίνει οποιαδήποτε παράμετρο εξόδου στόχου.

εξέλιξη ρομπότ
Εξέλιξη ρομπότ: Ροή εργασιών εξελικτικής ρομποτικής, Πηγή εικόνας: https://www.frontiersin.org/files/Articles/126753/frobt-02-00004-HTML/image_m/frobt-02-00004-g001.jpg

Για μηχανικές συσκευές που πρέπει να λειτουργούν σε καταστάσεις στις οποίες η διαίσθηση του ανθρώπου δεν είναι η καλύτερη χρήση της, οι εξελικτικές ρομποτικές τεχνικές μπορούν να αξιοποιηθούν καλά. Είναι επίσης δυνατό να χρησιμοποιηθούν εξελιγμένα προσομοιωμένα ρομπότ ως επιστημονικά όργανα για την παραγωγή νέων βιολογικών και γνωστικών επιστημονικών θεωριών και την αξιολόγηση παλιών υποθέσεων που περιλαμβάνουν δοκιμές που έχουν αποδειχθεί προκλητικές ή μη πρακτικές.

Πότε ξεκίνησε το Evolutionary Robotics ως πείραμα;

Ο πειραματισμός για την εξελικτική ρομποτική ξεκίνησε σε συστήματα ελέγχου ρομπότ το 20th αιώνα στην Ευρώπη υπό τον Dario Floreano και τον Francesco Mondada στο EPFL. Άρχισαν να πειραματίζονται με το σύστημα ελέγχου του Khepera Robot. Ακολούθησε το εξελικτικό ρομποτικό πείραμα στο σύστημα ελέγχου του ρομπότ Gantry στο Πανεπιστήμιο του Sussex. Ωστόσο, δεν υπήρχαν πολλές σημαντικές ενδείξεις εξέλιξης στο σώμα αυτών των ρομπότ.

Το MIT Media Lab πραγματοποίησε τις πρώτες προσομοιώσεις των εξελιγμένων ρομπότ τους στα τέλη του 20th τον ίδιο τον αιώνα. Ωστόσο, ποτέ δεν μετατράπηκαν σε πρακτικά μηχανήματα. Η πρώτη υλοποίηση ενός εξελισσόμενου σχεδιασμού ρομπότ οφείλεται από την αλλαγή των 21st αιώνας.

Μπορούν πραγματικά να εξελιχθούν τα ρομπότ;

Η φυσική εξέλιξη είναι μια διαδικασία ανοιχτού τύπου και η επίτευξη επιτυχίας με την παρακολούθηση ενός τέτοιου καθεστώτος σε μια τεχνητή μηχανή παραμένει μια πρόκληση. Η εν λόγω διαδικασία καθορίζεται με συνεχείς μορφολογικές και συμπεριφορικές εξελίξεις, και αυτό απαιτεί έναν ανθρώπινο εγκέφαλο για την έκθεση. Η μη ύπαρξη ανθρώπινου εγκεφάλου περιορίζει αυτές τις τεχνητές μηχανές στη διαισθητική διαδικασία λήψης αποφάσεων. Ακόμα κι αν θεωρείται συνεχώς η ανάπτυξη ενός εγκεφάλου εξίσου έξυπνου με τον άνθρωπο, είναι πρώτα απαραίτητο να κατανοήσουμε ποιες αρχές εμπλέκονται σε αυτό και πώς να τις ενσωματώσουμε στον τεχνητά παραγόμενο εγκέφαλο.

Αλλά το ερώτημα έγκειται στο γιατί, πράγματι, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια ανοιχτή εξελικτική διαδικασία για ρομπότ. Για αυτό, οι επιστήμονες από διάφορα πεδία έχουν ένα ευρύ φάσμα απόψεων. Οι βιολόγοι πιστεύουν ότι αυτό το χαρακτηριστικό θα φέρει μεγαλύτερη ακρίβεια στα μοντέλα που μελετούν την εξέλιξη των ανθρώπων διατηρώντας την πολυπλοκότητα και την κριτική του χαρακτήρα στα αρχικά ευρήματα. Ταυτόχρονα, οι μηχανικοί πιστεύουν ότι αυτά τα χαρακτηριστικά θα επιτρέψουν την καλύτερη και αποτελεσματικότερη επίλυση των σύνθετων προβλημάτων σχεδιασμού μηχανικής.

Τι μπορούμε να περιμένουμε από το Robot Evolution;

Εδώ, συζητείται με ποιες προσδοκίες πλησιάζουν οι επιστήμονες για να πειραματιστούν στο Robot Evolution.

Νέες πληροφορίες

  • Σύζευξη του νου και του σώματος για την επίτευξη ισορροπίας- Υπάρχει μια ισορροπημένη πολυπλοκότητα μεταξύ του νου και του σώματος και ένας τέτοιος συμβιβασμός μεταξύ των δύο θα μπορούσε να απλοποιήσει σημαντικά τη μελλοντική ρομποτική. Οι εξελικτικοί αλγόριθμοι είναι σταθερά μοντέλα φυσικής επιλογής που μπορούν έτσι να αντιμετωπίσουν μορφολογικές αλλαγές και έχουν την ικανότητα να δημιουργούν δομές που τους επιτρέπουν να αναπτύξουν τόσο ελεγκτές όσο και μορφολογίες.
  • Εμφάνιση της νοημοσύνης- Ο σχεδιασμός συστημάτων με έξυπνη συμπεριφορά επηρέασε την αρχική ανάπτυξη γενετικών αλγορίθμων. Η έξυπνη δράση είναι μια σύνθετη ικανότητα πρόβλεψης του κόσμου υπό το φως οποιουδήποτε σκοπού, σε συνδυασμό με τη μετατροπή κάθε πρόβλεψης σε κατάλληλη αντίδραση. Αυτό καθιστά το τεχνητό σύστημα πιο προσαρμοστικό στο περιβάλλον.
  • Εξέλιξη κοινωνικής συμπεριφοράς- Η εξέλιξη της κοινωνικής συμπεριφοράς ρωτά αν υπάρχουν συνήθως απαραίτητες συνθήκες και ικανότητα αλληλεπίδρασης μεταξύ ειδών και ενδο-ειδών.
  • Απόδειξη της ύπαρξης- Η εξέλιξη του ρομπότ είναι μια αμερόληπτη διαδικασία αναζήτησης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναγνώριση καλύτερων λύσεων που ένας άνθρωπος θα παραμελούσε ή δεν θα σκεφτόταν ποτέ.

Εργαλεία και μέθοδοι σχεδιασμού

  • Σχεδιασμός μηχανικών λειτουργιών Morpho- Απαιτεί ατομική ανάπτυξη μορφολογίας, συσκευών και σχεδιασμού συστήματος ελέγχου με παραδοσιακό τρόπο. Αυτή η προσέγγιση είναι απλή υπό την έννοια ότι οι επιστήμονες με εμπειρογνωμοσύνη κυρίως σε καθέναν από τους τομείς μπορούν να εργαστούν για την παράλληλη ανάπτυξή τους. Αν και η εκμετάλλευση των συνεργιών μεταξύ αυτών των μερών γίνεται δύσκολη. Αντίθετα, η εξέλιξη του ρομπότ εξαρτάται από εκτιμήσεις ολόκληρου του ρομπότ που έρχεται σε επαφή με το περιβάλλον του.
  • Αναπαράσταση λύσεων- Η εξέλιξη του ρομπότ απαιτεί μια αναπαράσταση των λύσεων που πρέπει να εξεταστούν για να περιγραφεί και η αναπαράσταση πρέπει να είναι συνεπής και να παρέχει λύση ενδιαφέροντος, τυχαία παραγωγή, μετάλλαξη και διασταύρωση. Συγκεκριμένα, η εύρεση κατάλληλων αναπαραστάσεων σε εξελικτικούς αλγόριθμους, γενικά, είναι ένα από τα πιο κρίσιμα προβλήματα. Έχουν προταθεί πολλές άμεσες και έμμεσες κωδικοποιήσεις για την παρουσίαση τέτοιας αρθρωτότητας.

Καινοτόμοι μηχανισμοί

Δεν είναι εφικτό να βελτιστοποιήσετε και να επιδιορθώσετε τις λειτουργίες ρομπότ πριν από την εκκίνηση, καθώς οι απαιτήσεις λειτουργίας δεν είναι καλά κατανοητές εκ των προτέρων ή / και αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Η συμβατική λύση δεν θα λειτουργήσει υπό αυτές τις συνθήκες και απαιτούνται διαφορετικά είδη σχεδίων επιλογής-αναπαραγωγής.

Όσον αφορά τον εξελικτικό αλγόριθμο, τέτοια πλαίσια έχουν μια ποικιλία αξιοσημείωτων ιδιοτήτων. Πρώτον, υπάρχουν δύο εστιασμένοι εξελικτικοί στόχοι: χρησιμότητα και βιωσιμότητα. Ένα άλλο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό είναι ότι η σχέση της εξέλιξης του ρομπότ είναι να περιλαμβάνει τον εξελικτικό αλγόριθμο για την περαιτέρω αναβάθμιση των εξελίξεων ρομπότ.

Τα ρομπότ θα μπορούν να αναπαραγάγουν;

Για να απαντήσουμε σε αυτήν την ερώτηση, πρέπει πρώτα να καταλάβουμε τι γνωρίζουμε ήδη. Έχουν αναπτυχθεί θεωρίες σχετικά με τα αυτοαναπαραγόμενα αυτόνομα μηχανήματα, αν και, προς όφελός μας, δεν έχουν πραγματοποιηθεί ακόμη πλήρως. Ποιος θα πει ότι τέτοιες μηχανές θα λειτουργούν μόνο προς όφελος του ανθρώπου; Την ημέρα που θα προχωρήσουν σε ένα επίπεδο όπου ο εγκέφαλός τους μπορεί να ελέγξει τις σωματικές τους λειτουργίες, μπορεί να αποφασίσουν να μην είναι πλέον βοηθοί στην ανθρωπότητα και να αναπτύξουν τα δικά τους γηγενή είδη αντί για πλήρως λειτουργικά και αυτοδύναμα πλάσματα.

Η θεωρία των αυτοαναπαραγόμενων μηχανών δηλώνει ότι μια αυτο-αναπαραγόμενη μηχανή που είναι αυτόνομη στη φύση μπορεί να χρησιμοποιήσει πρώτες ύλες στο περιβάλλον για να αναπαράγεται αυτόνομα, αποδεικνύοντας έτσι αυτοδιπλασιασμό με τρόπο παρόμοιο με αυτόν που βρίσκεται στη φύση. Αυτό έχει αποδειχθεί θεωρητικά στον καθετήρα Von Neumann. Ο Von Neumann εργάστηκε επίσης σε αυτό που ονόμασε τον καθολικό κατασκευαστή, ένα αυτοαναπαραγόμενο σύστημα που τυποποίησε σε ένα αυτόματο κυψελοειδές περιβάλλον που θα μπορούσε να εξελιχθεί.

Εξέλιξη ρομπότ: Αναπαράσταση αυτο-αντιγραφής μηχανήματος; Πηγή εικόνας: Peter J. Yost, CC0, μέσω του Wikimedia Commons

Μια ποικιλία προτάσεων, όπως η εξόρυξη φεγγαριού και ο σχηματισμός σεληνιακών εργοστασίων και οι δορυφόροι με ηλιακή ενέργεια τέτοιων τεχνολογιών.

Αναπαράσταση καλλιτέχνη του Ρομποτικού Σεληνιακού Εργοστασίου Πιστοποίηση εικόνας: Κοινά Wikipedia

Το 2005, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Cornell δημιούργησαν μια μηχανή που μπορεί να δημιουργήσει αντίγραφα από μόνη της. Παρόλο που αυτή η πρόοδος είναι προφανώς σημαδευμένη προς την εξελικτική ρομποτική, δεν κάνει τίποτα καλύτερο εκτός από την αυτοδιπλασιασμό. Αυτό σίγουρα δεν εκπληρώνει το σκοπό της εξέλιξης του ρομπότ και είναι απλώς μια απόδειξη της ιδέας.

Τα ανθρώπινα όντα είναι αυτοαναπαραγόμενα ρομπότ;

Οι ερευνητές ανακαλύπτουν ότι επειδή οι απόγονοι δεν είναι πανομοιότυποι κλώνοι, τα ανθρώπινα όντα αναδημιουργούνται αλλά στην πραγματικότητα δεν αυτοαντιγραφούνται. Και η ικανότητα αναπαραγωγής εξαρτάται από το πλαίσιο σε πολλές περιπτώσεις. Τα κουνέλια, για παράδειγμα, είναι αξιοπρεπείς αναπαράκτες δασικών εκτάσεων, κακοί αντιγράφοι ερήμων και αβυσσαλικοί αντιγραφείς βαθύτατου χώρου.

Αν και, υπάρχει μια ξεχωριστή ομάδα επιχειρηματολογικών θεωριών που δηλώνουν διαφορετικά. Ως εκ τούτου, είναι περισσότερο θέμα συζητήσεων. Μερικοί πιστεύουν ότι τα A, C, T, G είναι το ισοδύναμο των δυαδικών 0 και 1 του κώδικα των γονιδίων μας. Κρυπτογραφούν ορισμένα δεδομένα όταν κωδικοποιείτε υπολογιστές αλφαβήτου γραμμάτων με δυαδική τιμή που κωδικοποιεί ανθρώπινα γονίδια με αυτά τα τέσσερα μόρια.

Πιστεύουν επίσης ότι ο πόνος και το συναίσθημα κωδικοποιούνται επίσης από την εξέλιξη με τον ίδιο τρόπο που ξεκινάτε την εκτύπωση όταν κάνετε κλικ σε ένα κουμπί στο πληκτρολόγιο. Ως εκ τούτου, τα ανθρώπινα όντα είναι αυτοαντιγραφόμενα ρομπότ μόνο με την ικανότητα να έχουν καλύτερη εκπαίδευση.

Πιστεύω στην προσωπική ιδέα που συζητήθηκε προηγουμένως. Η αναλογία γενικά προέρχεται από το γεγονός ότι μπορεί να υποθέσετε ότι το μυαλό μας είναι σαν λογισμικό και ότι το υλικό είναι σαν το σώμα μας. Αυτό λειτουργεί καλά σε συμβολικό επίπεδο και ίσως κάτω από κάποιο πρωτόγονο παράδειγμα του αγωγιμότητας, αλλά για να το μεταφράσει αυτό, πρέπει να απλοποιηθεί πολύ σε ρεαλιστικό επίπεδο.

Τόσο το λογισμικό όσο και η γλώσσα είναι τρόποι μετάδοσης δεδομένων, αλλά μια διάτρηση στο πρόσωπο είναι επίσης ένας τρόπος μετάδοσης των πληροφοριών. Σε αυτή τη βάση, το λογισμικό είναι μια γλώσσα. Η σωστή ανθρώπινη γλώσσα είναι κάτι που δεν ταιριάζει καλά στον ορισμό της πληροφορικής. Δεν γίνεται ποτέ, δεν είναι ποτέ εδώ, δεν είναι ποτέ άμεσο, λειτουργεί ούτως ή άλλως, δεν έχει δυσλειτουργίες ή σφάλματα, και μοιράζεται σε κάποιο βαθμό. Δεν χρειάζεται να είναι συνεκτικό.

Σχετικά με την Esha Chakraborty

Έχω ένα υπόβαθρο στην Αεροδιαστημική Μηχανική, επί του παρόντος εργάζομαι για την εφαρμογή της Ρομποτικής στην Άμυνα και τη Διαστημική Επιστήμη Βιομηχανία. Είμαι συνεχής μαθητής και το πάθος μου για τις δημιουργικές τέχνες με κάνει να τείνω να σχεδιάζω νέες ιδέες μηχανικής.
Με τα ρομπότ να αντικαθιστούν σχεδόν όλες τις ανθρώπινες ενέργειες στο μέλλον, θέλω να φέρω στους αναγνώστες μου τις θεμελιώδεις πτυχές του θέματος με έναν εύκολο αλλά ενημερωτικό τρόπο. Μου αρέσει επίσης να ενημερώνω ταυτόχρονα τις εξελίξεις στον κλάδο της αεροδιαστημικής.

Συνδεθείτε μαζί μου με το LinkedIn - http://linkedin.com/in/eshachakraborty93

Lambda Geeks