21.6 C
Lisboa
Domingo, Agosto 14, 2022

Esses robôs robustos podem se reproduzir, aprender e evoluir de forma autônoma

Must read


Onde a biologia e a tecnologia se encontram, a robótica evolucionária está gerando autômatos que evoluem em tempo real e no espaço. A base deste campo, a computação evolucionária, vê robôs possuindo um genoma virtual ‘companheiro’ para ‘reproduzir’ descendentes melhorados em resposta a ambientes complexos e hostis.

Créditos da imagem: ARE.

Robôs de corpo duro agora são capazes de ‘dar à luz’

Os robôs mudaram muito nos últimos 30 anos, já capazes de substituir seus equivalentes humanos em alguns casos – de muitas maneiras, os robôs já são a espinha dorsal do comércio e da indústria. Executando uma enxurrada de trabalhos e funções, eles foram miniaturizados, montados e moldados em proporções gigantescas para alcançar feitos muito além das habilidades humanas. Mas o que acontece quando situações ou ambientes instáveis ​​exigem robôs nunca vistos na Terra antes?

Por exemplo, podemos precisar de robôs para limpar um colapso nuclear considerado inseguro para humanos, explorar um asteroide em órbita ou terraformar um planeta distante. Então, como faríamos isso?

Os cientistas podem adivinhar o que o robô pode precisar fazer, executando incontáveis ​​simulações de computador com base em cenários realistas com os quais o robô pode se deparar. Então, armados com os resultados das simulações, eles podem enviar os bots para lugares inexplorados. Trevas a bordo de uma máquina de cem bilhões de dólares, mantendo os dedos cruzados para que seus designs rígidos aguentem o tempo que for necessário.

Mas e se houvesse uma alternativa melhor? E se houvesse um tipo de inteligência artificial que pudesse tirar lições da evolução para gerar robôs que possam se adaptar ao seu ambiente? Parece algo de um romance de ficção científica – mas é exatamente o que uma equipe multi-institucional no Reino Unido está fazendo atualmente em um projeto chamado Evolução do Robô Autônomo (ARE).

Notavelmente, eles já criaram robôs que podem ‘acasalar’ e ‘reproduzir’ progênie sem intervenção humana. Além disso, usando a teoria evolucionária de variação e seleção, esses robôs podem otimizar seus descendentes dependendo de um conjunto de atividades ao longo de gerações. Se viável, essa seria uma maneira de produzir robôs que podem se adaptar de forma autônoma a ambientes imprevisíveis – sua família mecânica estendida mudando junto com seu ambiente volátil.

“Robô evolução oferece infinitas possibilidades para ajustar o sistema”, diz a ecologista evolucionária e membro da equipe ARE Jacintha Ellers. “Podemos criar novos tipos de criaturas e ver como elas se comportam sob diferentes pressões de seleção.” Oferecendo uma maneira de explorar os princípios evolutivos para configurar um número quase infinito de perguntas “e se”.

O que é computação evolutiva?

Na ciência da computação, a computação evolutiva é um conjunto de algoritmos laboriosos inspirados na evolução biológica onde as soluções candidatas são geradas e constantemente “evoluídas”. Cada nova geração remove soluções menos desejadas, introduzindo pequenas mudanças ou mutações adaptativas para produzir uma versão cibernética de sobrevivência do mais apto. É uma forma de imitar a evolução biológica, resultando na melhor versão do robô para sua função e ambiente atuais.

Robô virtual. Créditos da imagem: ARE.

A robótica evolutiva começa na ARE em uma instalação apelidada de EvoSphere, onde bebês robôs recém-montados baixam um código genético artificial que define seus corpos e cérebros. É aqui que os robôs de dois pais se reúnem para misturar genomas virtuais para criar jovens aprimorados, incorporando seus códigos genéticos.

A prole recém-evoluída é construída de forma autônoma por meio de uma impressora 3D, após a qual um braço de montagem mecânico que traduz o código genômico virtual herdado seleciona e conecta os sensores e meios de locomoção especificados de um banco de componentes pré-construídos. Finalmente, o sistema artificial conecta um computador Raspberry Pi que atua como um cérebro aos sensores e motores – o software é então baixado de ambos os pais para representar o cérebro evoluído.

1. A inteligência artificial ensina os robôs recém-nascidos a controlar seus corpos

Os recém-nascidos passam pelo desenvolvimento cerebral e aprendem a ajustar seu controle motor na maioria das espécies animais. Esse processo é ainda mais intenso para esses bebês robóticos devido à reprodução entre diferentes espécies. Por exemplo, um pai com rodas pode procriar com outro que possui uma perna articulada, resultando em filhos com ambos os tipos de locomoção.

Mas, o cérebro herdado pode lutar para controlar o novo corpo, então um algoritmo é executado como parte do estágio de aprendizado para refinar o cérebro em algumas tentativas em um ambiente simplificado. Se os bebês sintéticos conseguirem dominar seus novos corpos, eles podem prosseguir para a próxima fase: testes.

2. Seleção do mais apto – quem pode reproduzir?

Uma carcaça de reator nuclear inerte especialmente construída é usada pela ARE para testes onde jovens robôs devem identificar e limpar resíduos radioativos, evitando vários obstáculos. Depois de concluir a tarefa, o sistema pontua cada robô de acordo com seu desempenho, que é usado para determinar quem terá permissão para reproduzir.

Robô de verdade. Créditos da imagem: ARE.

O software que simula a reprodução então pega o DNA virtual de dois pais e realiza recombinação e mutação genética para gerar um novo robô, completando o ‘circuito da vida’. Os robôs pais podem permanecer na população, ter mais filhos ou ser reciclados.

O roboticista evolucionista e pesquisador da ARE, Guszti Eiben, diz que essa evolução acelerada funciona como: “Experiências robóticas podem ser conduzidas sob condições controláveis ​​e validadas por muitas repetições, algo que é difícil de alcançar quando se trabalha com organismos biológicos”.

3. Robôs do mundo real também podem acasalar em mundos cibernéticos alternativos

Em seu artigo para o Novo cientista, Emma Hart, membro da ARE e professora de inteligência computacional na Edinburgh Napier University, escreve que “trabalhar com robôs reais em vez de simulações, eliminamos qualquer lacuna de realidade. No entanto, imprimir e montar cada nova máquina leva cerca de 4 horas, dependendo da complexidade de seu esqueleto, o que limita a velocidade com que uma população pode evoluir. Para resolver essa desvantagem, também estudamos a evolução em um mundo virtual paralelo.”

Esse universo paralelo envolve a criação de uma versão digital de cada bebê mecânico em um simulador após o acasalamento, o que permite que os pesquisadores do ARE construam e testem novos designs em segundos, identificando aqueles que parecem viáveis.

Seus genomas cibernéticos podem ser priorizados para fabricação em robôs do mundo real, permitindo que robôs virtuais e físicos se reproduzam, aumentando o pool genético da vida real criado pelo acasalamento de dois autômatos materiais.

Os perigos dos robôs auto-evolutivos – como podemos nos manter seguros?

Um fabricante de robôs. Créditos da imagem: ARE.

Embora este programa esteja repleto de potencial, o professor Hart adverte que o progresso é lento e, além disso, há riscos de longo prazo para a abordagem.

“Em princípio, as oportunidades potenciais são ótimas, mas também corremos o risco de que as coisas saiam do controle, criando robôs com comportamentos não intencionais que podem causar danos ou até prejudicar humanos”, diz Hart.

“Precisamos pensar nisso agora, enquanto a tecnologia ainda está sendo desenvolvida. Limitar a disponibilidade de materiais para fabricar novos robôs fornece uma salvaguarda.” Portanto: “Também podemos antecipar comportamentos indesejados monitorando continuamente os robôs evoluídos e usando essas informações para construir modelos analíticos para prever problemas futuros. A solução mais óbvia e eficaz é usar um sistema de reprodução centralizado com um supervisor humano equipado com um interruptor de matar.”

Um mundo melhorado por robôs evoluindo ao nosso lado

Apesar dessas preocupações, ela responde que, embora algumas aplicações, como viagens interestelares, possam parecer anos de distância, o sistema ARE pode ter uma necessidade mais imediata. E como clima mudança atinge proporções perigosas, é claro que os fabricantes de robôs precisam se tornar mais verdes. Ela propõe que eles poderiam reduzir sua pegada ecológica usando o sistema para construir novos robôs a partir de materiais sustentáveis ​​que operam com baixos níveis de energia e são facilmente reparados e reciclados.

Hart conclui que essa progênie divergente provavelmente não se parecerá com os robôs que vemos ao nosso redor hoje, mas é aí que a evolução artificial pode ajudar. Livre da cognição humana, a evolução computadorizada pode gerar soluções criativas que ainda não podemos conceber.

E parece que essas máquinas agora nos evoluirão ainda mais à medida que recuamos e entregamos a eles as rédeas de suas próprias vidas virtuais. Como isso afetará a raça humana continua a ser visto.



Fonte original deste artigo

- Advertisement -spot_img

More articles

DEIXE UMA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here

- Advertisement -spot_img

Latest article