تکامل به سبک ماشین‌ها؛ ساخت رباتی که برای بقا هم‌نوعش را می‌خورد و رشد می‌کند

آیا ربات‌ها باید بتوانند برای تسریع روند تکامل خود از قطعات یکدیگر استفاده کنند تا به موجوداتی خودکفا تبدیل شوند که به انسان ها وابسته نباشند؟

اگر پاسخ شما به سوال فوق مثبت است، خبر خوبی برایتان داریم: دانشمندان دانشگاه کلمبیا رباتی ساخته‌اند که می‌تواند ربات‌های دیگر را شناسایی کند و با آن‌ها ترکیب شود. این کار باعث می‌شود ربات قوی‌تر و پیشرفته‌تر شود و خودش را با محیط اطرافش هماهنگ کند. در آینده، این فناوری می‌تواند به ایجاد مجموعه‌هایی از ربات‌ها منجر شود که مانند اکوسیستمی زنده، به‌طور مستقل زندگی و پیشرفت می‌کنند.

طبق مطالعه‌ی جدیدی که در مجله ساینس توصیف شده است، نتیجه تلاش‌های دانشمندان دانشگاه کلمبیا رباتی آزمایشی به نام Truss Link است. تراس لینک ماژولی میله‌ای‌شکل است که قادر است منبسط و منقبض شود، به حرکت درآید و با استفاده از سرهای مغناطیسی خود به سایر ماژول‌ها متصل شود.

فیلیپ مارتین وایدر، نویسنده اصلی پژوهش و پژوهشگر در دانشکده مهندسی دانشگاه کلمبیا و دانشگاه واشنگتن، در بیانیه‌ای درباره پروژه گفت: «خودمختاری واقعی به این معناست که ربات‌ها نه‌تنها باید توانایی تفکر مستقل داشته باشند، بلکه باید بتوانند از نظر فیزیکی نیز بقای خود را تضمین کنند. همان‌طور که موجودات زنده برای زنده‌ماندن و رشدکردن از منابع اطرافشان استفاده می‌کنند، این ربات‌ها هم می‌توانند با استفاده از آنچه در محیط وجود دارد یا حتی با استفاده از قطعات ربات‌های دیگر  خود را توسعه دهند یا تعمیر کنند.»

در ویدیویی جالب که توسط پژوهشگران منتشر شده است، شش ماژول جداگانه تراس لینک که به‌صورت کنترل از راه دور هدایت می‌شوند، به‌سمت یکدیگر حرکت می‌کنند تا درنهایت به رباتی واحد تبدیل شوند. ربات نهایی از دو بخش مثلثی تشکیل شده است و یکی از این بخش‌ها یک قطعه اضافی دارد که شبیه دم به‌نظر می‌رسد.

پژوهشگران به روند توصیف‌شده، «متابولیسم رباتی» می‌گویند؛ زیرا شبیه به کاری است که موجودات زنده انجام می‌دهند: جذب و استفاده از منابع دیگر برای ادامه بقا.

رباتی که تازه از ترکیب چند قطعه ساخته شده است، به‌سمت یک لبه حرکت می‌کند و خودش را پایین می‌اندازد، اما بخش دم را بالا نگه می‌دارد. سپس، یک طرفش را به جسم نزدیکی تکیه می‌دهد و با استفاده از اختلاف ارتفاع، دم را هم به بقیه وصل می‌کند تا یک چهاروجهی سه بعدی بسازد. این کار نشان می‌دهد ربات می‌تواند با کمک‌گرفتن از اجسام اطرافش، خود را از  ساختاری ساده و دوبعدی به ساختاری پیچیده‌تر  و سه‌بعدی تبدیل کند.

بعد از اینکه ربات به شکل چهاروجهی تبدیل شد، قطعه دیگری نیز به خودش اضافه می‌کند و از آن مثل عصا برای حرکت کمک می‌گیرد. با این تغییر، ربات  که حالا به شکلی به نام «چهاروجهی ضامن‌دار» درآمده است، می‌تواند ۶۶ درصد سریع‌تر از قبل، روی سطحی با شیب ۱۰ درجه حرکت کند.

پژوهشگران در اثباتی دیگر از انعطاف‌پذیری بالای ربات‌ها، نشان دادند که آن‌ها می‌توانند به سایر ماشین‌ها برای ارتقا کمک کنند. در یک ویدیو، ربات چهاروجهی ضامن‌دار که روی سکویی قرار دارد، از عصای خود مانند اندام اضافی استفاده می‌کند تا ربات دیگری را که در پایین قرار دارد، بالا بکشد و به او کمک کند فرآیند تبدیل شدن به چهاروجهی را کامل کند.

ربات‌ها همچنین نشان داده‌اند که قادر به نگهداری و مدیریت خود هستند؛ بدین صورت که باتری‌های خالی از شارژ خود را جدا و به‌جای آن‌ها ماژول‌های جدید و شارژشده را جایگزین می‌کنند.

مریم صفدری

تماشا کنید: ربات انسان‌نمای چینی بدون کمک انسان باتری‌هایش را تعویض می‌کند

مطالعه '2

طبیعت الهام‌بخش وایدر برای ساخت ربات‌های توصیف شده بوده است. او می‌گوید در بدن موجودات زنده، فقط ۲۰ نوع آمینواسید مختلف وجود دارد، اما همین ۲۰ نوع می‌توانند با ترکیب‌های گوناگون، میلیون‌ها نوع پروتئین بسازند. از نظر او، هر قطعه‌ی تراس لینک در ربات‌ها مثل یک آمینواسید عمل می‌کند؛ یعنی می‌توان با ترکیب آن‌ها، ربات‌های بسیار متنوع و پیچیده‌ای ساخت.

وایدر معتقد است بسیاری از دانشمندان حوزه رباتیک سعی می‌کنند فقط از ظاهر یا نتایج نهایی تکامل موجودات زنده تقلید کنند و برای مثال رباتی شبیه انسان یا حیوان بسازند.  از نظر او این کافی نیست. او می‌گوید به‌جای کپی کردن نتیجه نهایی، باید از روش‌هایی که طبیعت برای رسیدن به آن نتایج استفاده کرده مثل تنوع، سازگاری، و رشد تدریجی  الهام بگیریم و آن‌ها را در ساخت ربات‌ها به‌کار ببریم.

شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهد که ربات‌ها می‌توانند با اجرای دستورات حرکتی تصادفی، بیشترِ شکل‌های آزمایش‌شده را به‌صورت خودبه‌خود و در کمتر از ۲۰۰۰ تلاش بسازند. تنها استثنا، ساختن چهاروجهی (تتراهدرون) است که هندسی پیچیده‌تر دارد و نیازمند حرکت‌ها و موقعیت‌های دقیق‌تر است. بااین‌حال، پژوهشگران با اطمینان می‌گویند اگر زمان اجرای شبیه‌سازی و تعداد تلاش‌ها بیشتر بود، ربات‌ها می‌توانستند آن ساختار سه‌بعدی را نیز ایجاد کنند. آن‌ها می‌نویسند: «این ماژول‌ها حتی اگر به‌صورت تصادفی هم عمل کنند، باز هم توانایی دارند که به‌مرور زمان رشد کنند و شکل‌های پیچیده‌تری بسازند.»