Исследователи создали прототип робота, который может расти, ремонтироваться и модернизироваться, интегрируя материалы из окружающей среды или «поглощая» других роботов. По словам учёных, подобный «метаболизм роботов» является значительным шагом вперёд в развитии их автономности. Свою работу они опубликовали 16 июля в журнале Science Advances.
«Истинная автономность означает, что роботы должны не только мыслить самостоятельно, но и физически поддерживать себя, — полагает руководитель исследования, профессор инженерии Колумбийского университета Филипп Мартин Видер (Philippe Martin Wyder). — Подобно тому как биологическая жизнь поглощает и интегрирует ресурсы, эти роботы растут, адаптируются и восстанавливаются, используя материалы из окружающей среды или от других роботов».
Роботы изготовлены из «ферменных звеньев» — шестигранных удлиняющихся стержней с магнитными соединениями, которые можно собирать и разбирать. Магниты позволяют роботам формировать всё более сложные структуры, которые, по мнению их создателей, могут стать «самоподдерживающейся машинной экологией».
Учёные в своём исследовании сформулировали для роботов два правила метаболизма. Во-первых, робот должен расти полностью самостоятельно или с использованием других роботов с аналогичными компонентами. Во-вторых, единственными доступными ресурсами являются материалы и энергия. В контролируемой среде учёные разместили некоторое количество ферменных звеньев, чтобы наблюдать процесс «самоапгрейда» робота.
Исследователи зафиксировали, как стержни ферменных звеньев сначала собирались в двумерные формы, а затем интегрировали новые детали, превращаясь в трёхмерный тетраэдр, способный перемещаться по неровной испытательной площадке. Робот достиг этого, использовав дополнительное звено в качестве опоры.
«За последнее десятилетие интеллект роботов значительно продвинулся благодаря машинному обучению, но их тела по-прежнему остаются монолитными, неадаптивными и неперерабатываемыми. Биологические организмы, напротив, полностью зависят от адаптации: живые существа могут расти, восстанавливаться и приспосабливаться», — заявил соавтор исследования, заведующий кафедрой машиностроения Колумбийского университета Ход Липсон (Hod Lipson).
«В значительной степени эта способность обусловлена модульной природой биологии, которая позволяет повторно использовать модули (например, аминокислоты) других форм жизни, — считает Липсон. — В конечном итоге нам придётся научить роботов делать то же самое — использовать и повторно применять детали других роботов».
Исследователи уверены, что в будущем машины смогут обслуживать себя без участия человека. Благодаря способности расти и адаптироваться к различным задачам и условиям, такие роботы могут играть важную роль, например, в ликвидации последствий стихийных бедствий или в исследовании космоса.
«Образ самовоспроизводящихся роботов вызывает ассоциации с мрачными сценариями из научной фантастики, — добавил Липсон. — Но реальность такова, что, поскольку мы передаём всё больше задач роботам — от беспилотных автомобилей до автоматизированного производства, обороны и освоения космоса, — возникает вопрос: кто будет обслуживать этих роботов? Мы не можем полагаться на человека. В конечном счёте роботы должны научиться заботиться о себе сами».