Katso hyönteiset, jos haluat rakentaa pieniä tekoälyrobotteja, jotka ovat todella älykkäitä

Robootikot voisivat oppia hyönteisiltä jotakin, jos he haluavat rakentaa pieniä tekoälykoneita, jotka pystyvät liikkumaan, suunnittelemaan ja tekemään yhteistyötä toistensa kanssa.

Kuusijalkaiset olennot ovat maan suurimpia ja monipuolisimpia monisoluisia organismeja. Ne ovat kehittyneet elämään kaikenlaisissa ympäristöissä ja osoittavat erilaisia ​​käyttäytymismalleja selviytyäkseen, ja on olemassa hyönteisiä, jotka lentävät, ryömivät ja uivat.

Hyönteiset ovat yllättävän älykkäitä ja energiatehokkaita ottaen huomioon niiden pienten aivojen ja ruumiin koko. Nämä ovat ominaisuuksia, joita pienillä yksinkertaisilla roboteilla pitäisi olla, jos niistä on hyötyä todellisessa maailmassa, tutkijaryhmä esitti artikkelissa. julkaistu Science Roboticsissa keskiviikkona.

"Väitte, että hyönteisälyn inspiraatio on tärkeä vaihtoehtoinen tapa saavuttaa tekoälyä pienissä, liikkuvissa roboteissa", he kirjoittivat. "Jos onnistumme hyödyntämään hyönteisten inspiroimaa tekoälyä, pienet robotit pystyvät selviytymään vaikeista tehtävistä ja pysymään rajallisen laskenta- ja muistibudjettinsa rajoissa." 

Robotikot rakentavat jo bugimaisia ​​botteja. Guido de Croon, tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja ja professori TU Delftin yliopiston ilmailutekniikan tiedekunnassa Hollannissa, auttoi kehittämään parvi pieniä droneja suunniteltu havaitsemaan kaasuvuodot rakennuksissa. Muualla Yhdysvalloissa Washingtonin yliopiston tutkijat rakensivat ensimmäisen langattoman lentävän robotin, jossa oli pari siipiä, joka ei ole paljon painavampi kuin hammastikku, mutta joka pystyy nousemaan ja laskeutumaan.

Ne eivät ehkä ole niin vaikuttavia suurempiin, monimutkaisempiin koneisiin verrattuna, mutta niiden pieni koko ja yksinkertainen elektroniikka tekevät niistä halpoja ja mahdollisesti hyödyllisiä sovelluksissa, kuten etsintä- ja pelastustyössä, valvonnassa tai jopa pölytyksessä. Näiden koneiden rakentamisessa on kuitenkin edelleen merkittäviä haasteita, vaikka uudet AI-algoritmit ovat edistyneet, sillä niissä on edistynyt tietokonenäkö, suunnittelu ja navigointi laitteisto- ja kokorajoitusten vuoksi. 

"Monet syvät neuroverkot, joita kehitetään tekoälyssä, ovat periaatteessa mielenkiintoisia, mutta ne eivät vielä pysty toimimaan pienillä roboteilla", de Croon kertoi meille.

”On esimerkiksi hermoverkkoja, jotka arvioivat visuaalista liikettä tai tunnistavat esineitä. Syviä hermoverkkoja varten tehdyt sulautetut tietokoneet ovat tyypillisesti raskasta ja kuluttavat melko paljon virtaa. Jopa pienimmät GPU:t, jotka on suunniteltu sulautettuun elektroniikkaan ja jotka pystyvät ajamaan näitä tekoälymalleja, ovat tällä hetkellä liian raskaita ja tehonnälkäisiä pienille lentäville roboteille, joiden on oltava mahdollisimman kevyitä.

"Vaikka Nvidia TX 2 on suosittu upotettu prosessori syväverkoille, se painaa 85 grammaa ja kuluttaa 7.5 wattia. Rehellisesti sanottuna jopa hieman isommissa ja raskaammissa droneissa syväverkkoprosessorien suhteellisen painon ja tehon pitäisi laskea", hän lisäsi.

Laitteistovaihtoehtoja on de Croon ja hänen kollegansa uskovat olevan lupaavia – mikro-ohjaimet ja muut sirut pieniin sulautettuihin järjestelmiin saavat tarvittavan voiman ML-tehtävien suorittamiseen – kun taas futuristisemmat neuromorfiset prosessorit sopivat paremmin koneoppimisalgoritmien tehokkaampaan suorittamiseen. 

Intelin neuromorfinen siru, Loihi, esimerkiksi käynnisti sähkön piikkihermoverkkomallin ohjaamaan lentävää robottia. Lopullinen tavoite ei kuitenkaan välttämättä ole nykypäivän monimutkaisen ohjelmiston käyttäminen uudella laitteistolla, tutkijat väittivät. Todellista edistystä tulee kehitettäessä uusia algoritmeja ja malleja, jotka pystyvät toimimaan energiatehokkailla laitteistoilla, jotka on sisällytetty koneisiin, jotka voivat kopioida hyönteisten älykkyyttä.

"Hyönteisten älykkyyden tärkein ominaisuus on sen vähäisyys, eli tapa, jolla hyönteiset käyttävät minimalistisia mutta vankkoja ratkaisuja saavuttaakseen menestyksekkään käyttäytymisen monimutkaisissa, dynaamisissa ja joskus vihamielisissä ympäristöissä", paperin mukaan. 

De Croon kertoi Rekisteri oli "tärkeää lukea entomologien biologiset tutkimukset" inspiraation löytämiseksi. ”Mielenkiintoista kyllä, se ei kuitenkaan ole yksisuuntainen katu: kun yritetään suunnitella robottijärjestelmiä hyönteisten tekemiin tehtäviin, törmäämme usein ongelmiin, jotka eivät aina näy suoraan eläimiä tutkiessa. Tämä puolestaan ​​voi johtaa uusiin oivalluksiin biologiassa, jota voidaan sitten tutkia yhteistyössä entomologien kanssa", hän sanoi.

Yrittessään matkia hedelmäkärpästen liikettä yhdessä kokeessa, hänen tiiminsä pystyi tutkimaan mekanismia, kuinka he räpyttelivät siipiään pakooperaatioiden aikana. 

Hyönteisten mekaaninen matkiminen edistää myös muita robotiikan osa-alueita. "Hyönteisten kaltainen älykkyys on olennaista myös monelle muulle robotille, koska se tuo kestävyyttä ja vie mahdollisimman vähän resursseja", hän päätti. ®