Обратитесь к насекомым, если хотите построить крошечных роботов с искусственным интеллектом, которые действительно умны.

Робототехники могут кое-чему научиться у насекомых, если они хотят построить крошечные машины с искусственным интеллектом, способные двигаться, планировать и взаимодействовать друг с другом.

Шестиногие существа — самые крупные и разнообразные многоклеточные организмы на Земле. Они эволюционировали, чтобы жить во всех видах окружающей среды и демонстрировать различные типы поведения, чтобы выжить, и есть насекомые, которые летают, ползают и плавают.

Насекомые удивительно умны и энергоэффективны, учитывая размер их мозга и тела. Это черты, которыми должны обладать маленькие простые роботы, если они хотят быть полезными в реальном мире, утверждает группа исследователей в статье. опубликованный в научной робототехнике в среду.

«Мы утверждаем, что вдохновение от интеллекта насекомых представляет собой важный альтернативный путь к созданию искусственного интеллекта в небольших мобильных роботах», — написали они. «Если нам удастся использовать искусственный интеллект, вдохновленный насекомыми, маленькие роботы смогут решать сложные задачи, не выходя за рамки своего ограниченного бюджета вычислений и памяти». 

Робототехники уже создают жукоподобных ботов. Гвидо де Кроон, первый автор исследования и профессор факультета аэрокосмической техники Делфтского технического университета в Нидерландах, помог разработать рой крошечных дронов Предназначен для обнаружения утечек газа в зданиях. В другом месте исследователи из Вашингтонского университета в США построили первого беспроводного летающего робота с парой крыльев, не намного тяжелее зубочистки, но способного взлетать и приземляться.

Они могут быть не такими впечатляющими по сравнению с более крупными и сложными машинами, но их крошечный размер и простая электроника делают их дешевыми и потенциально полезными для таких приложений, как поиск и спасение, наблюдение или даже опыление. Однако при создании этих машин остаются серьезные проблемы, даже с развитием новомодных алгоритмов искусственного интеллекта, которые обладают передовым компьютерным зрением, планированием и навигацией из-за аппаратных ограничений и ограничений по размеру. 

«Многие глубокие нейронные сети, которые разрабатываются для ИИ, в принципе интересны, но пока не смогут работать на маленьких роботах», — сказал нам де Крон.

«Например, есть нейронные сети, которые оценивают визуальное движение или распознают объекты. Встроенные компьютеры, предназначенные для работы с глубокими нейронными сетями, обычно тяжеловесны и потребляют много энергии». Даже самые маленькие графические процессоры, разработанные для встроенной электроники и способные работать с этими моделями ИИ, сейчас слишком тяжелы и энергоемки для небольших летающих роботов, которые должны быть как можно легче.

«Хотя это популярный встроенный процессор для глубоких сетей, Nvidia TX 2 весит 85 граммов и потребляет 7.5 Вт. Честно говоря, даже для немного более крупных и тяжелых дронов относительный вес и мощность процессоров глубокой сети должны снизиться», — добавил он.

Существуют аппаратные альтернативы, которые, по мнению де Круна и его коллег, являются многообещающими — микроконтроллеры и другие микросхемы для крошечных встраиваемых систем набирают необходимую мощность для выполнения задач машинного обучения, в то время как более футуристические нейроморфные процессоры лучше подходят для более эффективного выполнения алгоритмов машинного обучения. 

Нейроморфный чип Intel, Loihi, например, запустил модель нейронной сети для управления летающим роботом. Исследователи утверждают, что конечной целью, однако, не обязательно является запуск современного сложного программного обеспечения на новом оборудовании. Реальный прогресс будет достигнут в разработке новых алгоритмов и моделей, способных работать на энергоэффективном оборудовании, встроенном в машины, которые могут воспроизводить интеллект насекомых.

«Основным свойством интеллекта насекомых является его экономия, то есть то, как насекомые используют минималистичные, но надежные решения для достижения успешного поведения в сложных, динамичных, а иногда и враждебных средах», — говорится в статье. 

Де Кроон сказал Регистр было «важно читать биологические исследования энтомологов», чтобы найти вдохновение. «Интересно, однако, что это не улица с односторонним движением: пытаясь спроектировать роботизированные системы для выполнения задач, выполняемых насекомыми, мы часто сталкиваемся с проблемами, которые не всегда очевидны при непосредственном изучении животных. Это, в свою очередь, может привести к новым открытиям в биологии, которые затем можно будет изучить, работая вместе с энтомологами», — сказал он.

Пытаясь имитировать движение плодовых мушек в одном эксперименте, его команда смогла изучить механизм того, как они взмахивают крыльями во время маневров побега. 

Механическое подражание насекомым также будет способствовать развитию других областей робототехники. «Интеллект, подобный насекомому, актуален и для многих других типов роботов, поскольку он обеспечивает надежность при минимальных затратах ресурсов», — заключил он. ®