A natureza levou milhões de anos para criar espécies inteligentes e adaptativas. Pesquisadores da Northwestern College, em Illinois, estão usando IA para desenvolver robôs em minutos. O resultado é um robô ágil, altamente adaptável e tecnicamente indestrutível.
Os robôs normalmente são construídos com ambientes específicos em mente. Um robô de armazém desliza eficientemente sobre pisos lisos de concreto, enquanto cães-robôs podem subir e descer escadas sem problemas. No entanto, esses robôs geralmente não têm adaptabilidade fora de condições predefinidas. Mesmo os robôs ao ar livre, que normalmente são capazes de navegar em terrenos irregulares, podem ter dificuldades quando encontram desafios para os quais não foram especialmente programados.
O mesmo robô que corre impressionantemente por um campo aberto pode muito bem ser uma torradeira quando fica preso na lama ou, pior ainda, perde um membro.
Os pesquisadores da Northwestern estão explorando uma abordagem diferente. Em vez de projetar robôs para ambientes específicos ou tentar prever todos os cenários possíveis, eles estão experimentando máquinas que podem se reconfigurar e adaptar seus movimentos dependendo da situação.
Sam Kriegman/Universidade Northwestern
O resultado é a “metamáquina com pernas”, um robô modular robusto que parece estranho e se transfer de maneira ainda mais estranha. Mesmo assim, os pesquisadores dizem que ele pode ser literalmente cortado pela metade e ainda funcionar.
O robô compreende vários módulos semelhantes a Lego que podem ser montados em várias configurações. Cada módulo é um robô funcional contendo bateria, motor e computador. O design é relativamente simples – uma bola central e dois braços (ou pernas) adjacentes que podem girar ao longo de um único eixo.
Sam Kriegman/Universidade Northwestern
Sozinho, um módulo pode rolar, girar e pular de forma independente. Montado, porém, é quando as coisas começam a ficar interessantes. Comunicando-se através dos computadores internos, a montagem pode pular, rastejar, rolar, ondular e realizar vários outros movimentos que, francamente, são caóticos e difíceis de descrever, mas bastante eficazes. Basicamente, o robô faz tudo o que precisa para ir do ponto A ao ponto B.
Esta é também a fonte da sua “indestrutibilidade”. Caso algum módulo se solte do conjunto ou sofra danos, o restante da máquina encontrará uma maneira de continuar em movimento, cumprindo sua missão principal.
Talvez a parte mais interessante do projeto seja quem ou o quê projetou o robô – a inteligência synthetic.
Como criadores de robôs, os humanos são responsáveis pela sua evolução. Até agora, nosso processo de pensamento nesta tarefa geralmente envolve a adaptação de robôs para combinar com locomotivas na natureza ou outras tecnologias de locomoção existentes. Como resultado, inventamos robôs com múltiplas pernas, rastreados, com rodas, voadores, nadadores e rastejantes. Mas e se esses movimentos nem sempre forem os mais ideais para entidades robóticas? Os pesquisadores recorreram à IA para responder à pergunta.
Em vez de projetar o robô diretamente, a equipe forneceu à IA um conjunto de blocos de construção, os módulos e um objetivo simples: encontrar a maneira mais eficaz de se mover. A partir daí, a IA executou um processo que se assemelhava muito à evolução pure.
“A evolução pode revelar novos designs que são diferentes ou mesmo superiores aos que os humanos eram anteriormente capazes de imaginar. Por isso, queríamos realmente estudar como e porquê funciona. A melhor forma, ou pelo menos a mais divertida, é evoluir estruturas em condições realistas”, explica Sam Kriegman, líder do estudo e especialista em biorobótica.
Sam Kriegman/Universidade Northwestern
Dentro de uma simulação computacional, a IA gerou milhares de configurações possíveis de robôs. Cada design foi testado em inúmeros ambientes virtuais extremos. Os projetos mais bem-sucedidos, aqueles que se moviam mais longe ou lidavam melhor com os obstáculos, foram mantidos e os mais fracos, descartados.
Geração após geração, os designs evoluíram até que a IA finalmente produziu configurações altamente eficazes, muitas das quais os humanos nunca teriam considerado. Os desenvolvedores então montaram fisicamente os designs finais.
Em testes externos, o robô resultante moveu-se com eficácia por vários terrenos acidentados, incluindo grama, cascalho e lama. Para a maioria dos robôs, perder uma única peça torna o resto da máquina inútil. Por outro lado, o robô dos pesquisadores conseguiu se adaptar e continuar em movimento mesmo depois de perder uma perna inteira.
“Eles (os robôs) podem sobreviver sendo cortados ao meio ou cortados em vários pedaços. Quando separados, cada módulo dentro da metamáquina pode se tornar um agente particular person”, diz Kriegman.
Os pesquisadores também afirmam que este é o primeiro robô evoluído a sair de uma simulação e entrar no mundo actual.
Robôs evoluídos nascem para correr, recusam-se a morrer
E apenas uma rápida barra lateral… Robôs evoluídos, ou robótica evolutiva, é um campo que usa algoritmos evolutivos baseados em IA para projetar máquinas simulando a seleção pure. Em vez de projetar um robô diretamente, os engenheiros projetam as regras da evolução. Esta abordagem essencialmente transforma o design do robô em uma forma de evolução digital.
Para os fãs do filme “Large Hero Six”, a metamáquina com pernas pode parecer estranhamente acquainted. O filme apresenta um conceito de robô no qual enxames de pequenos módulos robóticos se combinam para formar estruturas maiores que podem se remodelar à vontade. Cada módulo é composto por uma bola e dois braços, com controle e funcionalidades autônomas. A semelhança entre essa ideia fictícia e esta pesquisa do mundo actual é impressionante.
É verdade que a máquina actual é obviamente muito menos polida, mas se o filme servir de referência, o potencial da tecnologia é enorme.
Por enquanto, porém, a tecnologia ainda está em seus estágios iniciais. Atualmente, a máquina não possui sensores voltados para fora. Ele não pode ver obstáculos ou mapear seus arredores. Ele nem sabe realmente para onde está indo. A maior parte de sua inteligência está focada internamente. O robô pode detectar sua própria orientação (se está de cabeça para baixo ou preso) e as posições dos módulos. Por outro lado, é lento, move-se de forma desajeitada e não possui as capacidades de detecção necessárias para tarefas do mundo actual.
Até os próprios investigadores reconhecem que o robô ainda não é particularmente útil. Mas a utilidade não é o objetivo principal, pelo menos ainda não. Um dos objetivos do projeto é mudar a forma como os engenheiros pensam sobre os robôs. Graças à robótica evolutiva alimentada por IA, os investigadores alcançaram a característica mais basic de qualquer espécie em evolução: a sobrevivência.
Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista Anais da Academia Nacional de Ciências.
Fonte: Universidade do Noroeste