چرا ربات ها و هوش مصنوعی هنوز به گرد پای حیوانات نرسیده اند؟

غزال زیاری: دنیای رباتیک مدرن مملو از ماشین های ساخت دست بشر است که از دنیای حیوانات تقلید می کنند؛ از سگ های ربات که در استادیوم ها به نقشه برداری می پردازند تا ربات های اکتشافگری که با الهام از بابا لنگ دراز ساخته شده اند؛ هر چیزی را که تصور کنید، در این جمع وجود دارد. پیشرفت در سیستم های هوش مصنوعی، مواد مصنوعی جدید و چاپ سه بعدی باعث بهبود توانایی این ربات ها در دویدن، بالا رفتن و دور زدن موانع شده است.

ولی حتی با وجود پیشرفت های فنی و سرمایه گذاری های هنگفت در صنعت رباتیک طی سال های اخیر، ماشین های مکانیزه هنوز هم در رقابت با نمونه های بیولوژیک خود (حیوانات)، فاصله زیادی دارند و عقب ترند. همین مشاهدات، عملا زیربنای مطالعات جدیدی شده که توسط گروهی از محققان انجام شده و نتایج آن در مجله Science Robotics منتشر شده است.

محققان برای انجام این بررسی، پنج “زیرسیستم” مختلف مرتبط با دویدن را مدنظر قرار داده و به مقایسه آنها بین حیوانات و همتایان روبات شان پرداختند. حیواناتی که استخوان و بافت دارند، شاید در نگاه اول، از هر حیث جزیی، بدتر و ضعیف تر از ربات ها و ماشین ها به نظر برسند. اما محققان در جریان این بررسی متوجه شدند که مزایای واقعی این حیوانات، در کنترل پیچیده و به هم پیوسته آنها بر بدن هایشان است و همین قابلیت همکاری روان، باعث می شود تا این حیوانات چیزی فراتر از یک مجموعه اجزای جداگانه باشند.

تام لیبی، مهندس ارشد تحقیقات بین المللی SRI و یکی از نویسندگان مقاله، در این رابطه گفت: « ما در جریان این تحقیق متوجه شدیم که به جز در موارد استثنایی جزیی، زیرسیستم های مهندسی عملکرد بهتری نسبت به معادل های بیولوژیکی شان داشتند و گاهی حتی به مراتب بهتر از آنها عمل می کردند. در عین حال کاملا واضح است که اگر بخواهیم در سطح کلی سیستم، حیوانات را با ربات ها مقایسه کنیم، حیوانات از نظر حرکت، شگفت انگیزند و ربات ها هنوز نتوانسته اند به گرد پای حیوانات برسند.»

بهره گیری حیوانات از پیچیدگی های زیستی و نسل های فرگشت

هر یک از پنج محقق این پروژه روی یکی از زیرسیستم های خاص مرتبط با دویدن حیوانات و ربات ها متمرکز بودند. این سیستم ها به پنج زیرشاخه “قدرت”، “قاب”، “فعالیت و عملکرد” ، “احساس” و “کنترل” تقسیم شدند. به شکل انفرادی، ربات ها تقریبا در همه این زیرشاخه ها، از حیوانات پیشی می گیرند. مثلا در مورد قاب ها (چارچوب ها) ربات های مجهز به بدنه فیبر کربنی سبک و مستحکم می توانند ساختارهای جرمی بزرگ تری را بدون خم شدن در مقایسه با استخوان های حیوانات پشتیبانی کنند. محققان حتی به این نتیجه رسیدند که سیستم کنترل کامپیوتری یک ربات از نظر زمان تاخیر و پهنای باند کلی از سیستم عصبی حیوانات، عملکرد بهتری دارد.

با این حال اگرچه ربات ها ظاهراً قطعات مجزای قوی تر و مستحکم تر دارند ولی حیوان ها در انسجام دادن به قطعات مجزا و ساخت یک “کل” منسجم، ماهرترند.وقتی که در محیط های واقعی، حیوانات و ربات ها را مورد آزمایش قرار می دهید، این تفاوت به وضوح آشکار می شود.

این در حالی است که ربات های جدیدتر می توانند سریع شتاب بگیرند و حتی حرکات آکروباتیک انجام دهند ولی از نظر روان بودن و سازگاری در مقایسه با همتایان بیولوژیکی خود (حیوانات) عملکرد ضعیف تری دارند. گاهی ربات ها در زمین های سخت به دردسر می افتند، اما حیوانات این توانایی را دارند که بدون هیچ زحمتی بر موانعی مانند گل، برف، پوشش گیاهی و آوار غلبه کنند و بدون فکر کردن این کار را انجام خواهند داد.

مکس دونلان، استاد گروه فیزیولوژی زیست پزشکی و حرکت شناسی دانشگاه فریزر در این باره توضیح داد: «یک حیوان وحشی می تواند هزاران کیلومتر در زمین های ناهموار حرکت کند و یک بز کوهی به راحتی روی صخره های واقعی جای پایی پیدا می کند که حتی به چشم نمی آید و به راحتی از صخره ها بالا می رود؛ سوسک ها حتی در شرایطی هم که پای شان را از دست بدهند، می توانند بدون کاهش در سرعتشان به حرکت ادامه دهند. ولی ما هیچ رباتی با این میزان استقامت، چابکی و استحکام نداریم.»

سبقت ربات ها از حیوانات

حیوانات هم چنین برتری بزرگ دیگری نیز دارند: زمان. گرچه ربات های مدرن در چند دهه گذشته واقعاً پیشرفت کرده اند ولی حیوانات میلیون ها یا در برخی موارد میلیاردها سال این روند فرگشتی را طی کرده اند که این یکامتیاز ذاتی و چشمگیری برای حیوانات نسبت به مهندسی است. اما از سوی دیگر، کار تحسین برانگیز ربات ها آن بوده که این شکاف را با سرعت خیره کننده ای پر کرده اند. از همین رو محققان خوشبینند که ربات ها در روزگاری نه چندان دور، بتوانند از حیوانات پیشی بگیرند.

پروفسور سام باردن، دانشیار گروه مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه واشنگتن در این باره گفت: «روند پیشرفت ربات ها خیلی سریع تر است؛ چرا که فرگشتی بدون جهت است. راه هایی وجود دارد که به لطف مهندسی ربات ها می توانیم خیلی سریع تر از فرگشت با انتخاب طبیعی حرکت کنیم؛ اما باید این را هم در نظر داشت که فرگشت، شروع بزرگی در گذشته دور داشته است.»

محققان امیدوارند این یافته ها بتواند به توسعه آینده ربات های دونده کمک کند. سازندگان ربات ها می توانند با بهره گیری از این یافته ها، تصمیم بگیرند که بیشتر وقت و تلاش شان را روی یکپارچه سازی اجزای آنها متمرکز کنند تا بتوانند سخت افزار قوی تر و بهتری بسازند. درسی که ما از زیست شناسی می گیریم این است که گرچه بهبودهای بیشتر در اجزا و زیرسیستم ها مفید است، اما بهترین فرصت برای بهبود ربات های دونده، بهره گیری بهتر از قطعات موجود به نظر می رسد.

منبع: popsci

5454