Почему роботы не могут обогнать самых быстрых животных? Ответ вас удивит

Природа всё ещё гораздо талантливее инженеров.

В последние годы человечество достигло головокружительных успехов в области робототехники и развития искусственного интеллекта. Однако инженерам все еще не удалось создать роботов, способных превзойти лучшие творения природы. Новое исследование раскрывает ключевые причины этого.

Проанализировав более сотни предыдущих исследований и сравнив роботов с животными по таким категориям, как мощность, каркас, привод, сенсоры и управление, ученые пришли к удивительному выводу. 

Проблема не в том, что наши самые продвинутые роботы сильно отстают в какой-то одной категории. Дело в том, что мы еще не научились сочетать все эти элементы так же хорошо, как это делает эволюция на протяжении миллионов лет.

Дилемму комментирует инженер-механик Каушик Джаярам из Университета Колорадо в Боулдере: «Мы сталкиваемся с неизбежными компромиссами. Если мы пытаемся оптимизировать одно, например, скорость движения вперед, мы можем потерять в чем-то другом, например, в способности маневрировать».

В качестве примера Джаярам приводит робота, вдохновленного тараканом, над созданием которого он работал в 2020 году. Робот быстро двигается вперед и назад, но испытывает трудности при смене направления или движении по неровной поверхности. Исследователи также отмечают, что даже самые маленькие насекомые превосходят большинство роботов в восприятии окружающего мира и адаптации своих действий к нему. 

В исследовании животные «соревновались» с роботами в таких категориях, как ловкость.Фото: Burden et al., Science Robotics, 2024 

Что касается мощности, то хотя двигатели и батареи могут превосходить ткани и мышцы по некоторым показателям, у животных энергия полностью интегрирована с сенсорной информацией в одних и тех же клеточных субъединицах. «Животные в некотором смысле являются воплощением конечного принципа дизайна – системы, которая очень хорошо функционирует всеми своими составляющими, — говорит Джаярам. — Природа — действительно полезный учитель».

Одна из главных мотиваций нового исследования заключается в том, чтобы вдохновить инженеров на создание более гибких и маневренных роботов, способных адаптировать свой способ передвижения в зависимости от ситуации.

Фото: Изображение создано с помощью нейросети «Kandinsky»

Исследовательская группа предлагает сосредоточиться на создании «функциональных субъединиц», в которых различные элементы сочетаются так же, как в клетках животных – элементы, такие как энергия, восприятие и движение.

Такая тактика дала бы больше возможностей для изучения и последующего решения проблемы. Пока мы не достигнем лучшего понимания этих факторов, гепарды и тараканы все еще будут иметь преимущество перед роботами.

«Как инженера, меня это немного расстраивает, – сетует Джаярам. – За 200 лет интенсивной инженерной работы мы смогли отправить космические корабли на Луну и Марс, но у нас до сих пор нет роботов, которые бы значительно превосходили биологические системы в передвижении в естественных условиях».

Источник