Europejskie roboty uczące się inspirowane budową mózgu owadów

Europejskie roboty uczące się inspirowane budową mózgu owadów

Naukowcy wciąż pracują nad budową coraz inteligentniejszych robotów, które mogą być wykorzystywane przez przemysł, czy służby ratunkowe. Inteligentniejsze roboty szybciej znajdą, na przykład, ludzi zasypanych pod gruzami zawalonych budynków.

Finansowany ze środków unijnych projekt SPARK ma na celu skonstruowanie nowej architektury sterowania robotem, inspirowanej zasadami rządzącymi zachowaniami żywych organizmów, bazującej na koncepcji samoorganizacji.

Naukowcy opierając swoja pracę na podstawowych zasadach funkcjonowania mózgu owada, opracowali nową architekturę sztucznych systemów poznawczych, która może znacząco poprawić zdolność robota do reagowania na zmieniające się warunki otoczenia, a także pozwoli ‘uczyć się’ nowych zachowań w odpowiedzi na ekstremalne bodźce. Sami naukowcy nazwali swój program: strukturą komputerowej czasoprzestrzennej tablicy (SPARC)

Roboty są złożonymi systemami, które funkcjonują w oparciu o oprogramowanie, sprzęt oraz systemy mechaniczne ściśle ze sobą współpracujące. Jednym z wyzwań jest skonstruowanie robota, który będzie dysponował repertuarem różnych zachowań, który będzie w stanie ‘odczuwać’ i interpretować zewnętrzne bodźce, i który będzie wreszcie w stanie ‘uczyć się’ reagować na zmieniające się warunki.

A ramach architektury oprogramowania SPARC, możliwości percepcyjne robota są zwiększone dzięki jego zdolności do wykorzystywania informacji pochodzących z sensorów obrazu, dźwięku oraz dotyku. Tworzony dzięki tym informacjom wzór, służy do określenia ruchów robota.

Celem naukowców jest stworzenie poruszającego się tworu zdolnego do interakcji z otoczeniem i wykonywania powierzonych zadań.

Naukowcy, jak dotąd, stworzyli nowy szkielet teoretyczny percepcji aktywnego robota. Paradygmat ten oparty jest na zasadach psychologii, synergii, sztucznej inteligencji oraz teorii dynamicznych systemów nieliniowych.

Jednym z kluczowych zadań, jaki wyznaczyli sobie naukowcy było skonstruowanie maszyny zdolnej do poszerzania swojej wiedzy bez udziału człowieka. Stworzyli oni architekturę sztucznego systemu poznawczego bazującego na zasadach funkcjonowania mózgu owada.

„Architektura SPARC jest pierwszym krokiem w kierunku naśladowania architektury percepcyjnej żywych organizmów, gdzie pewne podstawowe zachowania, jak ucieczka, są po prostu dziedziczone, a inne stopniowo wyuczane,” – zauważył Paolo Arena, koordynator projektu.

System poznawczy pozwala urządzeniu na samodzielną ‘naukę’ opartą na kombinacji podstawowych zachowań zwrotnych, oraz reagowaniu na informacje pochodzące z otoczenia.

Gdy robotowi zostanie powierzona określona misja, na przykład ‘odnajdź żywych ludzi’, będzie on w stanie wypracować sobie najlepszą drogę do realizacji tego konkretnego zadania w tym określonym kontekście.

„Początkowo, robot będzie korzystał z podstawowych ‘odziedziczonych’ niejako zachowań,” – wyjaśnił Arena. „Stopniowo jednak będzie poszerzał swoją wiedzę na wyższych poziomach architektury, będącej siatką neuronową opartą na paradygmacie nieliniowej sieci komórkowej (RD-CNN), zdolną generować samoorganizujące się dynamiczne wzory.”

Wśród zademonstrowanych podstawowych umiejętności znajduje się, na przykład, zdolność do kierowania się w stronę z której dochodzi określony dźwięk. Robot jest również w stanie wykryć i ominąć przeszkody. W trakcie prezentacji, robot ‘nauczył się’ również jak bezpiecznie dotrzeć do źródła tego dźwięku.

Roboty wykorzystywane do eksperymentów wykorzystują technologie partnerów biorących udział w projekcie. Przykładem jest system wizyjny Eye-RIS dostarczony przez hiszpańskiego dostawcę, Innovaciones Microelectronicas.

Współpraca między zespołem zrzeszonym w ramach projektu, a firmami wspierającymi jest obustronna. Na przykład, poznawcze algorytmy wizyjne zaprojektowane przez naukowców zostały już zaimplementowane w produktach niektórych partnerów, w tym węgierskiego Analogic Computers.

Projekt SPARK jest obecnie kontynuowany w ramach kolejnego projektu, SPARK II, w ramach którego naukowcy mają zagłębić się w kwestię neurobiologii mózgu owada, by jeszcze udoskonalić architekturę poznawczą SPARK.

Prace nad projektem mają zaowocować stworzeniem potężnych i elastycznych maszyn do działania w dynamicznie zmieniających się środowiskach, gdzie warunki są niestabilne i nieprzewidywalne, jak w obszarach po katastrofie, czy objętych działaniami wojennymi.

(lk)