Diseñar un robot puede ser una tarea que consume muchísimo tiempo, ya que hay que hacer malabarismos con un sinfín de consideraciones interconectadas que van desde la forma física del robot hasta sus sistemas sensoriales y motores y el rendimiento deseado.
En general, el proceso puede llevar meses o incluso años de prueba y error por parte de los diseñadores humanos al diseñar, crear prototipos y probar nuevos robots. Si bien la reciente aparición de algoritmos evolutivos para ayudar a automatizar el proceso de diseño ha ayudado, estos enfoques son ineficientes, dependen demasiado de supercomputadoras que consumen mucha energía y conjuntos de datos masivos, y aún requieren algunos ajustes realizados por humanos a lo largo del camino.
Para abordar este problema, investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado un algoritmo de inteligencia artificial capaz de generar automáticamente diseños robóticos nuevos y mejorados en una computadora personal en segundos, sin el obstáculo de las ideas preconcebidas de un diseñador humano sobre lo que puede o no funcionar.
«Desarrollo instantáneo»
Sam Kriegman es profesor asistente de informática, ingeniería mecánica e ingeniería química y biológica en la Universidad Northwestern. el estudio El autor principal comentó lo notablemente rápido que ha sido el equipo recientemente. declaración.
«[Our] «El algoritmo de diseño basado en IA… evita los atascos de la evolución, sin caer en el sesgo de los diseñadores humanos», dijo Kriegman, a quien también se le atribuye el desarrollo de los robots orgánicos autorreplicantes llamados 2020. xenobots. «Le dijimos a la IA que queríamos un robot que pudiera caminar a través de la Tierra. Luego simplemente presionamos un botón y ¡listo! Produjo un plano para un robot en un abrir y cerrar de ojos que no se parecía a ningún animal que hubiera caminado jamás sobre la Tierra. Tierra. A este proceso lo llamo ‘evolución instantánea’”.
A partir de esta simple solicitud de que una máquina caminara sobre la Tierra, el algoritmo del equipo creó un robot sin precedentes en 26 segundos. Es cierto que es algo de aspecto extraño, un bloque de silicona maleable moldeado e impreso en 3D que parece lleno de agujeros.
Pero hay una razón lógica para su extraña apariencia. Como explica el equipo, comenzando con un pequeño bloque de material del tamaño de una pastilla de jabón, la IA pudo evaluar repetidamente fallas en la forma física y las capacidades de movimiento del robot, actualizándolo y «evolucionándolo» cada vez. Al principio, solo podía moverse, luego, en intentos posteriores y con la ayuda de un poco de aire inyectado en él, el robot de IA pudo saltar, moverse y finalmente caminar, después de solo nueve intentos.
Aún más interesante es la forma final del robot: tiene tres patas, aletas en la espalda y está plagado de agujeros, una estructura que un diseñador humano probablemente nunca habría ideado.
Kriegman señaló que aunque los agujeros pueden parecer aleatorios, en realidad ayudan a un robot típico a caminar mucho mejor que si no tuviera agujeros, porque eso lo hace más ágil y flexible: «Realmente no sabemos qué son esos agujeros». Hacemos eso, pero sabemos que es importante, porque cuando se lo quitamos, o el robot ya no podrá caminar o él tampoco podrá caminar.
Arriba a la izquierda (a): Gráfico que compara el número de intentos de prototipos simulados en estudios anteriores (puntos azules) con el trabajo en equipo (punto naranja). (b) Muestra una imagen de la plantilla utilizada para crear el prototipo final del equipo. (C) es un prototipo del algoritmo generado aleatoriamente, donde el rojo representa los «músculos» del robot. (DL) Muestra las nueve revisiones de diseño que mejoran de forma iterativa la capacidad para caminar del robot.
Además, Kriegman señala que los diseñadores humanos a menudo tienden a diseñar robots para que parezcan cosas con las que ya están familiarizados. Por el contrario, él y su equipo creen que la IA puede ayudar a generar nuevas posibilidades e ideas rápidamente, fuera de las limitaciones humanas y del viejo y prolongado sistema de prueba y error.
«Ahora cualquiera puede observar la evolución en acción a medida que la IA crea cada vez mejores cuerpos robóticos en tiempo real. Anteriormente, los robots sofisticados requerían semanas de prueba y error en una supercomputadora y, por supuesto, antes de que cualquier animal pudiera correr, nadar o volar». En nuestro universo, ha habido miles de millones de años de prueba y error. Esto se debe a que la evolución no tiene previsión. No puede ver el futuro para saber si una mutación en particular será beneficiosa o desastrosa. Hemos encontrado una manera de eliminar esto. banda, comprimiendo así miles de millones de años de evolución en un solo instante.
El equipo cree que un proceso de diseño totalmente automatizado y casi en tiempo real ayudará a abordar rápidamente problemas difíciles que requieren soluciones personalizadas, desde la creación de robots diseñados específicamente para tareas específicas como búsqueda y rescate después de desastres, reparación de infraestructura, hasta servicios médicos personalizados. robots. Capaz de diagnosticar y tratar enfermedades de manera más eficiente, todo sin tener que esperar meses o años para encontrar una solución.
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