Nếu chân của một chú chó robot truyền thống bị gãy, nó ngay lập tức biến thành một mảnh kim loại vô dụng. Các kỹ sư đã quyết định loại bỏ điểm yếu này bằng cách đề xuất một khái niệm hoàn toàn mới. Họ đã tạo ra các cơ chế mô-đun, có khả năng thích ứng với địa hình gồ ghề và tiếp tục hoạt động ngay cả sau khi bị cắt làm đôi. Những phần bị cắt rời không trở thành gánh nặng chết — chúng có thể tự di chuyển trở lại để kết nối với thân chính và hoàn thành nhiệm vụ ở bất kỳ độ khó nào.
Các siêu máy đi bộ đã tiến hóa
Các robot mô-đun, có khả năng thay đổi hình dạng và phục hồi sau khi bị hư hại. Tác giả: Đại học Northwestern. Nguồn: techxplore.com.
DIY hoặc Làm tự
Khoa học phổ thông
Tổng quan
Nếu một con robot chó truyền thống bị gãy chân, nó ngay lập tức trở thành một mảnh kim loại vô dụng. Các kỹ sư đã quyết định loại bỏ điểm yếu này bằng cách đề xuất một khái niệm hoàn toàn mới. Họ đã tạo ra các cơ chế mô-đun, có khả năng thích ứng với địa hình gồ ghề và tiếp tục hoạt động ngay cả sau khi bị cắt làm đôi. Các phần bị cắt không trở thành gánh nặng chết — chúng có thể tự bò trở lại để kết nối với thân chính và hoàn thành nhiệm vụ ở bất kỳ độ phức tạp nào.
Các siêu máy đi bộ đã tiến hóa
Các robot mô-đun được tạo ra bởi AI di chuyển trên địa hình không đồng đều
Các robot mô-đun, có khả năng thay đổi hình dạng và phục hồi sau khi bị hư hại. Tác giả: Đại học Northwestern. Nguồn: techxplore.com.
Trong hình ảnh là các cơ chế mô-đun được tạo ra bởi trí tuệ nhân tạo, được lắp ráp từ các khối hình cầu và thanh, di chuyển qua cảnh quan tự nhiên. Tác giả: Đại học Northwestern. Nguồn: techxplore.com.
Giải phẫu của 'nhà xây dựng' sống
Kết quả nghiên cứu, được công bố trong tạp chí khoa học Proceedings of the National Academy of Sciences, giới thiệu một thuật ngữ mới trong robot: 'siêu máy đi bộ'. Về bản chất, đây là những robot hoàn toàn được tạo thành từ các robot nhỏ hơn.
Khối xây dựng cơ bản là một mô-đun dài nửa mét, bên ngoài giống như một cặp gậy được kết nối bởi một hình cầu trung tâm. Trưởng nhóm nghiên cứu, phó giáo sư Sam Krigman, so sánh nội dung của hình cầu này với các hệ thống sinh học: bên trong ẩn chứa 'hệ thần kinh, chuyển hóa và cơ bắp' — tức là vi mạch, pin và động cơ điện.
Mặc dù có sự đơn giản về mặt cơ học và chỉ có khả năng xoay quanh một trục, nhưng mỗi mô-đun như vậy đều là một tác nhân hoàn toàn tự động. Một mình, chúng có thể lăn, nhảy và quay. Nhưng ngay khi một số hình cầu được kết nối với nhau theo nguyên tắc của một bộ đồ chơi Lego, chúng sẽ có một thứ mà gọi là trí thông minh thể thao. Các máy móc cấu thành bắt đầu di chuyển theo hình sóng, giống như hải cẩu, thực hiện các cú nhảy mạnh mẽ như thằn lằn, hoặc nhảy theo kiểu kangaroo.
Tiến hóa trong silicon
Các kỹ sư không chế tạo thân của các siêu máy một cách thủ công bằng cách sao chép chó hoặc người. Thay vào đó, họ đã ủy quyền nhiệm vụ cho trí tuệ nhân tạo, khiến cho thuật toán mô phỏng quá trình chọn lọc tự nhiên. Trong môi trường vật lý ảo, AI ngẫu nhiên kết nối các khối, thử nghiệm các cấu hình thu được, tàn nhẫn loại bỏ những cấu hình không thành công và 'lai tạo' những lựa chọn tốt nhất.
Nhờ vào các đột biến nhân tạo, những hình dạng kỳ quái ba chân, bốn chân và năm chân đã ra đời, điều mà con người khó có thể tưởng tượng ra. Tùy thuộc vào cấu trúc cuối cùng, các khối cơ bản giống nhau đóng vai trò là chân, cột sống linh hoạt hoặc đuôi.
Đối với phòng thí nghiệm Krigman, đây không phải là thí nghiệm tương tự đầu tiên. Theo dữ liệu từ kênh CBS News, vào tháng 10 năm 2023, cùng đội ngũ này đã trình diễn một thuật toán, có khả năng thiết kế một robot mềm màu tím trong 26 giây, tự học cách đi lại. Tuy nhiên, những mẫu robot đầu tiên thiếu sự phối hợp và không thể nhận thức được cơ thể của chính nó. Ngược lại, những siêu máy mới có khả năng đánh giá môi trường xung quanh và quản lý một cách nhịp nhàng hàng chục thành phần cấu thành.
Thử nghiệm với thiên nhiên
Giai đoạn quan trọng trong công việc là sự chuyển đổi của các cơ chế từ mô phỏng sang thế giới thực. Các siêu máy đã được đưa ra ngoài đường phố, nơi chúng phải đối mặt với sỏi, cỏ, rễ cây, bùn, cát và đá lát không đều. Theo tuyên bố của các nhà nghiên cứu, đây là trường hợp đầu tiên trong lịch sử, khi các robot được tạo ra bằng thuật toán tiến hóa hoạt động thành công bên ngoài các bức tường của phòng thí nghiệm.
Trên địa hình gồ ghề, các thiết bị đã thể hiện sự sống sót đáng sợ. Chúng nhảy, xoay trong không khí, và khi bị lật, chúng tự động lật lại mà không cần bất kỳ đào tạo bổ sung nào. Nếu mô phỏng một sự cố nghiêm trọng và cắt đứt chân của máy, hệ thống ngay lập tức tái cấu trúc: các mô-đun còn lại thay đổi mẫu di chuyển, bù đắp cho sự mất mát, và bộ phận bị tháo rời tự lăn theo nhóm để kết nối lại.
https://youtu.be/kelysQlBnao?si=-TqkYPOYhKxqONi9
Sự phát triển, được hỗ trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ và chương trình Schmidt Sciences AI2050, có thể thay đổi hoàn toàn cách tiếp cận các hoạt động cứu hộ. Trong tương lai, các đàn siêu máy như vậy có thể khám phá các khu vực thiên tai và những vùng khó tiếp cận. Nếu một thành phần bị chôn vùi trong đá hoặc bị hỏng, robot chỉ cần tự lắp ráp lại trong khi di chuyển và tiếp tục tìm kiếm những người sống sót, xóa nhòa ranh giới giữa công cụ mong manh và sinh vật sống.
#robo @Fabric Foundation $ROBO
