Člověk i zvířata si obvykle poradí s částečným poškozením těla a přizpůsobí se. Vědci přišli na učící se algoritmy, díky kterým se dokáže za pár sekund adaptovat i poškozený robot.
Když přijdeme o nohu či ruku a přežijeme to, velmi rychle se s tím dokážeme vyrovnat a přizpůsobit k tomu, abychom mohli v reálném prostředí fungovat i nadále – ať už vylepšením dovedností druhé nohy nebo pomocí jiných nástrojů. Podobně to funguje u zvířat a dalších organismů, schopnost přizpůsobit se je klíčovou podmínkou přežití. Robotům a strojům tato dovednost chyběla. Až doposud.
Roboti, kteří se dokážou adaptovat
Poškozování je běžnou součástí života nás i strojů. Zatímco organismy si ale s menším poškozením dokážou často vyrovnat a fungovat dále, stroje pevně naprogramované na určité úkoly toho schopné nejsou. Vědci z několika univerzit spolupracují na systému, který by si dokázal poradit s různými druhy poškození vlastní struktury.
K testu byli požiti dva roboti s různou „životní náplní“. Chodící robot měl dosáhnout co nejvyšší rychlosti přímého pohybu, robotická paže měla za úkol přemístit míček do připravené misky.
Nejdříve simulace a plnění úkolu bez poškození
Než se pustili do svého úkolu, v rámci simulace a algoritmů si „umělý mozek“ v počítači a virtuálním prostředí vyzkoušel všechny různé kombinace pohybu a ovládání konstrukce pro nejlepší splnění daného úkolu. Všechny různé kombinace si uložil s danou hodnotou do virtuální mapy „efektivity“ pohybu.
Simulace nejefektivnějšího pohybu pro splnění úkolu
V reálném prostředí tak oba roboti splnili perfektně své úkoly. Šestinohý robot se dokázal rovnou pohybovat rychlostí 0,25 m/s a robotická paže úspěšně přesunula míček a pustila ho přesně do misky.
Výsledná mapa otestovaných způsobů
Jak má robot chodit nebo jak se má robotická paže pohybovat neurčili programátoři, ale roboti se to naučili v rámci simulace, kde vyzkoušeli různé kombinace ovládání vlastní konstrukce. Oba příklady učení tak nejsou žádnou novinkou, stejné systémy se používají pro různé systémy – ať už reálné nebo virtuální. Ta nejtěžší zkouška ale teprve následovala.
Různé stupně poškození a rychlá adaptace
Při poškození nebyly stroje schopné dokončit úkol. V případě chodícího robota s jednou poškozenou nohou došlo pouze k posunu na místě a paže s poškozeným jedním motorem pouštěla míček zcela jinde, než měla.
I s poškozenou jednou nohou dokázal robot dosáhnout až 96 procent původní rychlosti
Vědci ale vyvinuli a nasadili nový algoritmus s označením „Intelligent Trial and Error“, který robotům umožnil stát se „vědci“ v reálném čase a okamžitě vyzkoušet nové kombinace s novými podmínkami a nalézt nové funkční řešení pro splnění úkolu.
Roboti si začali sami sebe testovat, jaké formy pohybu by mohly fungovat s největší pravděpodobností. Nově vytvářená mapa tak okamžitě reflektovala nové testy. Nešlo přitom o hloupé zkoušení všech kombinací (to by bylo na dlouho), ale pokud byl například znát větší pokrok při využití předních nohou, automaticky si robot spíše vyzkoušel možnosti s větším využitím předních nohou a podobně. Tímto způsobem se oba roboti dokázali velmi rychle přizpůsobit.
Umístění míčku do misky i s poškozenými dvěma motory
V některých případech poškození to byly sekundy, při větších poškozeních pak minuty. Zajímavé je, že například chodící robot dokázal i s jednou poškozenou nohou přijít na nový způsob pohybu, který mu zajistil takřka stejnou rychlost jako bez poškození (0,24 m/s).
Adaptace se samozřejmě týká nejen samotného těla, ale i změn případných okolních podmínek. Třeba pokud by se robot pohyboval na jiném povrchu (bláto vs. stůl), dokázal by během chvilky nalézt způsob pohybu, který by byl třeba efektivnější a tedy rychlejší.
Poradí si se spoustou druhů poškození
Chodící robot si poradil s šesti různými druhy poškození nohou a to včetně dvou zcela chybějících nohou. V případě jedné kombinace chybějící nohy dokonce dokázal využít gravitačního zrychlení při náklonu a přišel na způsob, jak se pohybovat ještě rychleji, než s původními šesti nohami.
Robotická paže si poradila s 14 různými druhy poškození a taktéž i s výpadkem dvou motorů v konstrukci. Oba roboti se novým podmínkám dokázali přizpůsobit během pouhých několika desítek sekund.
Samoopravné stroje se blíží
Úžasná ale stále velmi primitivní ukázka toho, co dokáží algoritmy a učící se systémy. Pokud budeme uvažovat o budoucích komplexních robotech, nejen že si poradí s poškozením, ale určitě si i sami dokáží případnou vadu opravit.
Již v minulosti jsme psali například o různých materiálech, které se dokážou samy opravit, podobně jako to zvládne třeba naše tělo v případě kůže a podobně. Téměř nezničitelní roboti, kteří se i sami opraví tak začínají vypadat mnohem reálněji. Jen doufejme, že nás nečeká i budoucnost ve stylu „Terminátora, který plní úkol“.
