Las bacterias lo hacen. Los virus lo hacen. Gusanos, mamíferos, incluso abejas, todos lo hacen. Todo ser vivo en la Tierra se reproduce, ya sea asexual (aburrido) o sexual (divertido). Los robots no hacen esto. Las máquinas de acero no están muy interesadas en la reproducción. Pero tal vez puedan aprender. Los científicos de la robótica evolutiva están tratando de obligar a las máquinas a adaptarse al mundo y finalmente reproducirse por sí mismas, como organismos biológicos.
Por ejemplo, algún día dos robots que estén particularmente bien adaptados a un entorno en particular podrán combinar sus genes (vale, código) para crear un niño robot pequeño usando una impresora 3D, que tendrá el poder de sus dos antepasados. Si este enfoque funciona, podría conducir a robots que se construyan a sí mismos, creando morfologías y comportamientos perfectamente adaptados que los ingenieros humanos nunca han soñado.
Niños robot
norte
Parece extraño y un poco inquietante, pero la robótica evolutiva ya está haciendo proyectos tan fantásticos. Los ingenieros en Australia, por ejemplo, desarrollaron patas robóticas el año pasado, al principio generando 20 formas al azar. En una simulación virtual, probaron qué tan bien caminaría cada uno de ellos sobre diferentes superficies, es decir, probaron la "idoneidad" en términos de supervivencia del más apto. Luego tomaron a los mejores artistas y los "emparejaron" para producir piernas similares, es decir, niños. Los investigadores hicieron esto una y otra vez, generación tras generación, y crearon piernas que estaban sorprendentemente adaptadas para caminar sobre suelo duro, grava o agua. Los diseños son locos, como la gente de los árboles que baila bailes de Fortnite (bueno para tierra firme)y patas de elefante extrañamente deformadas (buenas para el agua).
¿Cual es la idea principal? Tradicionalmente, cuando los ingenieros comienzan a diseñar un robot, tienden a usar ideas antiguas. ¿Por qué los rovers tienen seis ruedas? Porque los coches de seis ruedas han funcionado bien en Marte antes. Sin embargo, es posible que los diseñadores se hayan perdido algo. La belleza de la evolución es que constantemente se enfrenta a ideas locas. Nadie, por ejemplo, ha desarrollado un hongo para penetrar y controlar hormigas en un bosque lluvioso, una estrategia inusual que proviene de la generación de mutaciones aleatorias y selección natural.
Como en la naturaleza, son las mutaciones las que determinarán la evolución de las especies de robots. La variedad es importante. Cuando dos organismos engendran un niño, sus genes se combinan, pero también entran mutaciones, lo que puede llevar a la aparición de características únicas en el niño, como un patrón ligeramente alterado en las alas. Este tipo de mutación hace que la descendencia se adapte más o menos a un entorno particular. Si se trata de una mutación desfavorable, el animal no se reproduce con la misma eficacia (o no se reproduce en absoluto) y estos genes mutantes no se transmiten a la siguiente generación.
Vea lo que está haciendo el científico informático Gush Ayben de la Universidad Libre de Ámsterdam. Toma dos robots relativamente simples, que constan de módulos conectados, y los combina, combinando sus "genomas" que transportan información, por ejemplo, sobre la coloración. También agrega ruido a esta combinación de datos, que imita una mutación biológica, alterando ligeramente la descendencia para que no sean solo una mezcla de padres. “Uno de los padres es completamente verde, el otro es completamente azul”, dice Ayben. “Para un niño, algunos módulos serán azules, algunos serán verdes, pero la cabeza es blanca. Este es un efecto mutacional ".
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Y con este cambio, surge un nuevo tipo de creatividad en el diseño robótico. “Te brinda variedad y la capacidad de explorar áreas del espacio de diseño en las que normalmente no entrarías”, dice el investigador David Howard, quien desarrolló el sistema de piernas en evolución y recientemente publicó un artículo sobre robótica evolutiva en Nature Machine Intelligence. "Una de las cosas que hace que la evolución natural sea poderosa es la idea de que en realidad puede adaptar una criatura a su entorno".
La idea es que los robots se adapten a nichos en un entorno específico de manera similar. Digamos que quieres un robot que pueda explorar la jungla por sí solo. Esto significa que necesita algoritmos que controlen cómo se mueve a través de la vegetación, así como una morfología que se adapte a un bosque denso (por lo tanto, sin rotores). Primero debe modelar este entorno de navegación, elegir aquellos robots que hagan el mejor trabajo y luego diseñar máquinas físicas ligeramente modificadas basadas en esto.
“Terminamos con muchos robots pequeños que eran simples y baratos de fabricar”, dice Howard. "Los enviaremos y algunos serán mejores que otros". Si el robot no regresa, entonces no está "en forma": selección natural en acción. Quienes lo hagan comenzarán una nueva generación que se imprimirá automáticamente en 3D. Así, las especies robóticas evolucionan. Howard cree que estos sistemas serán comunes en 20 años.
Por cierto, sobre las impresoras 3D
Los materiales con los que se fabricarán estos robots presentan un pequeño problema. “Si la impresión 3D avanza más rápido, esta idea se convierte en realidad, pero las impresoras modernas son muy lentas”, dice Juan Cristóbal Zagal, quien estudia robótica evolutiva en la Universidad de Chile. Tanto las máquinas como los materiales impresos son muy caros. Pero las impresoras 3D ya pueden trabajar con una variedad de materiales, incluido el metal, y esto las hará más rápidas y económicas.
En general, el alcance y alcance de estos robots dependerá en gran medida de cómo estos sistemas evolutivos se vuelvan creativos con los materiales. Al fabricar robots convencionales, los ingenieros saben qué materiales utilizar, desde metal en los motores hasta fibra de carbono en las extremidades, y este conocimiento ha evolucionado durante décadas de investigación. Sin embargo, los robots evolutivos están abriendo un nuevo enfoque para el uso de materiales. Quizás una pierna de plástico sea mejor para caminar en un entorno determinado que la fibra de carbono. Si el robot sobrevive, entonces hay algo en la combinación de componentes y materiales que lo hizo apto para el trabajo o, en un sentido evolutivo, en su nicho.
¿Crees que los robots evolutivos tienen futuro?
Ilya Khel
