有人认为,如果人类将来要在其他星球定居,就需要先遣队的机器人。为了创造有利于人类生存的环境,这些机器人必须具备坚韧、适应性强和可回收性,才能在等待它们的不适宜的宇宙气候中生存。

与机器人专家和计算机科学家合作,我和我的团队一直在研究这样一组机器人。我们创造的机器人通过3D打印机生产并自主组装,不断进化,以快速优化它们所处的环境。

我们的工作代表了这种自主机器人的生态系统可以帮助人类建造未来的家园,远离地球远离人类监督。

机器人升起

自几十年前人类第一次笨拙地尝试人工运动以来,机器人已经取得了长足的进步。今天,像波士顿动力这样的公司生产超高效机器人哪种装载卡车,建造托盘和围绕工厂的盒子,您可能认为的任务只有人类可以表演

尽管有了这些进步,但设计机器人在未知或不适宜居住的环境下工作,如系外行星或深海海沟,仍然是科学家和工程师面临的一个相当大的挑战。在宇宙中,理想的机器人应该是什么形状和大小?它应该爬还是走路?它需要什么工具来控制它的环境,它如何在极端的压力、温度和化学腐蚀下生存?

对于人类而言,自然已经解决了这个问题。Darwinian Evolution导致数百万种物种完全适应他们的环境。虽然生物进化需要数百万年,人工进化- 可以在计算机内部进化过程 - 可以在几小时甚至几分钟内进行。计算机科学家几十年来利用了它的力量,导致卫星天线上的气体喷嘴例如,它们非常适合它们的功能。

但是,移动物理对象的目前的人为演变仍然需要大量的人类监督,需要在机器人和人类之间进行紧密的反馈环路。如果人工进化是为外部外部探索设计有用的机器人,我们需要从循环中删除人类。从本质上讲,进化的机器人设计必须自主制造,组装和测试,从人类监督中无限制地进行。

不自然的选择

任何进化出来的机器人都需要有感知环境的能力,并且有不同的移动方式——例如使用轮子,有关节的腿,甚至是两者的混合。为了解决从软件到硬件设计过程中不可避免的现实差距,在机器人的实时和真实空间中进化的生态系统中,至少在硬件上发生一些进化也是可取的。

自主机器人的进化(该项目将来自四所大学的科学家和工程师聚集在一起,开展了一个为期四年的雄心勃勃的项目,以开发这种激进的新技术。

如上所述,机器人将通过使用3D制造“诞生”。我们采用一种新型的软硬件混合演化体系结构进行设计。这意味着每个物理机器人都有一个数字克隆。实体机器人在真实环境中进行性能测试,而它们的数字克隆体则进入一个软件程序,在那里它们经历快速的模拟进化。这种混合系统引入了一种新的进化类型:虚拟的“母亲”和物理的“父亲”的最成功特征的结合可以产生新一代。

除了在我们的模拟器中呈现,“Child”通过我们的混合演进生产的机器人也是印刷的3D,并引入了真实世界,般的克里切的环境。该体力培训中心中最成功的个人使其“遗传密码”可用于复制和改善后代,而较少的“适合”机器人可以简单地悬挂并作为持续进化周期的一部分回收成新的机器人。

项目进行了两年,取得了重大进展。从科学的角度来看,我们设计了新的人工进化算法这些公司已经生产出了各种各样的机器人,既能开车或爬行,也能学会在复杂的迷宫中导航。这些算法发展了身体以及机器人的大脑。

大脑包含一个控制器,决定机器人如何移动,解释来自环境的感官信息,并将其转换为电机控制。一旦机器人建成,a学习算法快速改进儿童大脑,以解释其新身体与其继承的大脑之间的任何潜在不匹配。

从工程角度来看,我们设计了“Robofab.“完全自动化生产。这种机器人臂连接到机器人3D印刷底盘的进化所选择的电线,传感器和其他“器官”。我们设计了这些组件,以方便迅速装配,使Robofab访问大工具箱机器人的四肢和器官。

废物处理

我们计划解决的第一个主要用例是部署这种技术来设计机器人来清理核反应堆的遗留废物,就像在电视短剧中看到的那样切尔诺贝利。在这项任务中使用人工既危险又昂贵,而且是必要的机器人解决方案仍然是开发的。

期待着,长期愿景是充分发展该技术,以实现整体的进化自主机器人的生态系统他们长期生活和工作在充满挑战和动态的环境中,不需要直接的人力监督。

在这种全新的范式中,机器人是构思和诞生的,而不是设计和制造的。这样的机器人将从根本上改变机器的概念,展示一个新的品种,可以改变他们的形式和行为,随着时间的推移,就像我们一样。谈话

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图像信用:美国国家航空航天局

HART教授从牛津大学获得了1级化学荣誉学位,然后是爱丁堡大学人工智能的MSC。她的博士学位,也来自爱丁堡大学,探讨了免疫学的使用作为计算的灵感,检查了应用于优化和数据分类问题的一系列技术。

她搬到爱丁堡去了。

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