ロボット工学者は、互いに移動、計画、および協力できる小さなAIマシンを構築しようとしている場合、昆虫からXNUMXつかXNUMXつのことを学ぶことができます。
XNUMX本足の生き物は地球上で最大かつ最も多様な多細胞生物です。 彼らはあらゆる種類の環境に住むように進化し、生き残るためにさまざまな種類の行動を示し、飛んだり、這ったり、泳いだりする昆虫がいます。
昆虫は、その小さな脳と体のサイズを考えると、驚くほどインテリジェントでエネルギー効率が良いです。 これらは、小さな単純なロボットが現実の世界で役立つために持つべき特性であり、研究者のグループが論文で述べています 公表 水曜日にサイエンスロボティクスで。
「昆虫の知能からのインスピレーションは、小型の移動ロボットで人工知能を実現するための重要な代替ルートであると私たちは主張しています」と彼らは書いています。 「昆虫に触発されたAIの利用に成功すれば、小型ロボットは、限られた計算とメモリの予算内にとどまりながら、困難なタスクに取り組むことができるようになります。」
ロボット工学者はすでにバグのようなボットを構築しています。 研究の筆頭著者であり、オランダのデルフト工科大学の航空宇宙工学部の教授であるGuido de Croonは、 小さなドローンの群れ 建物内のガス漏れを検出するように設計されています。 他の場所では、米国のワシントン大学の研究者が、つまようじよりもそれほど重くなく、離着陸が可能な一対の翼を備えた最初のワイヤレス飛行ロボットを構築しました。
それらは、より大きく、より複雑なマシンと比較してそれほど印象的ではないかもしれませんが、それらの小さなサイズと単純な電子機器は、それらを安価にし、捜索救助、監視、さらには受粉などのアプリケーションに役立つ可能性があります。 ただし、ハードウェアとサイズの制約により、高度なコンピュータービジョン、計画、およびナビゲーションを備えた新しいAIアルゴリズムが進歩したとしても、これらのマシンの構築には大きな課題が残っています。
「AIで開発されている多くのディープニューラルネットワークは、原則として興味深いものですが、まだ小型ロボットでは実行できません」とdeCroon氏は語っています。
「たとえば、視覚的な動きを推定したり、オブジェクトを認識したりするニューラルネットワークがあります。 ディープニューラルネットワークを実行するために作られた組み込みコンピュータは、通常、重い側にあり、非常に電力を消費します。」 組み込み電子機器用に設計され、これらのAIモデルを実行できる最小のGPUでさえ、現在、可能な限り軽量でなければならない小型の飛行ロボットには重すぎて電力を消費します。
「ディープネット用の人気のある組み込みプロセッサですが、Nvidia TX 2の重量は85グラムで、消費電力は7.5ワットです。 正直なところ、少し大きくて重いドローンでも、ディープネットプロセッサの相対的な重量とパワーは下がるはずです」と彼は付け加えました。
de Croonと彼の同僚は、有望であると信じているハードウェアの選択肢があります。小さな組み込みシステム用のマイクロコントローラーやその他のチップは、MLタスクを実行するために必要な力を獲得しています。一方、より未来的なニューロモーフィックプロセッサーは、機械学習アルゴリズムをより効率的に実行するのに適しています。
Intelのニューロモルフィックチップ、 ロイヒたとえば、スパイキングニューラルネットワークモデルに電力を供給して、飛行ロボットを制御します。 しかし、最終的な目標は、必ずしも今日の複雑なソフトウェアを新しいハードウェアで実行することではない、と研究者たちは主張しました。 昆虫の知性を複製できる機械に組み込まれたエネルギー効率の高いハードウェアで実行できる新しいアルゴリズムとモデルの開発は、真の進歩を遂げるでしょう。
「昆虫インテリジェンスの主な特性は、その節約です。つまり、昆虫がミニマルでありながら堅牢なソリューションを使用して、複雑で動的な、時には敵対的な環境で成功する行動を実現する方法です」と論文は述べています。
デ・クルーナーは言った 登録 インスピレーションを見つけるには、「昆虫学者による生物学的研究を読むことが重要」でした。 「しかし、興味深いことに、それは一方通行ではありません。昆虫によって行われるタスクを実行するためのロボットシステムを設計しようとすると、動物を直接研究するときに必ずしも明らかではない問題に遭遇することがよくあります。 これは次に、生物学における新しい洞察につながる可能性があり、昆虫学者と協力して研究することができます」と彼は言いました。
ある実験でミバエの動きを模倣しようとしたとき、彼のチームは、脱出操作中にミバエがどのように羽ばたくかについてのメカニズムを研究することができました。
昆虫を機械的に模倣することで、ロボット工学の他の分野も進歩します。 「昆虫のようなインテリジェンスは、他の多くのタイプのロボットにも関連しています。これは、可能な限り少ないリソースで堅牢性をもたらすためです」と彼は結論付けました。 ®
