الروبوتات والذكاء الاصطناعي الفيزيائي
نظام RoboGrammar يُ 자동 و يُحسن تصميم الروبوت
أضف Unite.AI إلى مصادرك المفضلة على Google
شكل الروبوت يحدد ما النوع من المهام التي يمكنه أداؤها والبيئة التي يمكنه العمل فيها. مع القيود التكنولوجية الحالية، لا توجد طريقة لإنشاء واختبار كل شكل، ولكن نظامًا جديدًا تم تطويره من قبل الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يسمح بتمثيل هذه الأشكال الكثيرة. بعد التمثيل، يمكن اختيار الأفضل من بين المجموعة.
النظام الجديد يسمى RoboGrammar، والخطوة الأولى هي إعلامه عن أنواع أجزاء الروبوت المتاحة، مثل العجلات والمفاصل. ثم تشير إلى نوع التضاريس التي سيعمل الروبوت عليها، ولكن هذا هو كل شيء تقريبًا. ثم يولد RoboGrammar هيكلًا ومبرمجًا تحكمًا محسّنًا.
تقدم في مجال تصميم الروبوت
النظام الجديد هو خطوة كبيرة إلى الأمام في مجال متقدم لا يزال يعتمد بشكل كبير على اليدين.
آلان زهاو هو المؤلف الرئيسي للبحث وطالب دكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا للعلوم الحاسوبية والذكاء الاصطناعي (CSAIL).
« تصميم الروبوت لا يزال عملية يدوية للغاية »، يقول زهاو. نظام RoboGrammar هو « طريقة للوصول إلى تصاميم روبوت جديدة وأكثر اختراعًا يمكن أن تكون أكثر فعالية ».
البحث من المقرر تقديمه في مؤتمر SIGGRAPH Asia هذا الشهر.
وفقًا لزهاو، يتم بناء الروبوتات لجميع أنواع المهام « ولكنها تميل جميعًا إلى أن تكون متشابهة في الشكل والتصميم العام. عندما تفكر في بناء روبوت يحتاج إلى عبور تضاريس مختلفة، تفكر على الفور في روبوت رباعي الأرجل. كنا نتساءل عما إذا كان هذا التصميم الأمثل حقًا ».
اعتقد الفريق أن تصميمًا جديدًا وأكثر ابتكارًا يمكن أن ينتج نتائج أفضل ويعزز الوظيفة، لذلك بنوا نموذجًا حاسوبيًا للمهام. النظام لم يتأثر بالاتفاقيات السابقة وتطبيق بعض القواعد.
يكتب زهاو أن مجموعة الأشكال الممكنة للروبوت « تتألف في الغالب من تصاميم غير منطقية. إذا كنت تستطيع فقط توصيل الأجزاء بطرق عشوائية، فإنك تنتهي بنتائج غير منطقية ».
https://www.youtube.com/watch?v=JmuLW5So4FU&feature=emb_title
قواعد الرسم البياني
سعى الفريق إلى تطوير « قواعد الرسم البياني »، التي تقيد كيفية ترتيب مكونات الروبوت. هذا فقط لضمان أن كل تصميم حاسوبي يعمل على مستوى أساسي، مع قيود مثل عدم القدرة على توصيل مقاطع الساق ببعضها البعض بدلاً من المفاصل.
كان زهاو مستوحى من الحيوانات، وخاصة المفصليات، عند تصميم قواعد الرسم البياني.
المفصليات « تمتاز بوجود جسم مركزي مع عدد متغير من المقاطع. قد تحتوي بعض المقاطع على أرجل متصلة »، يقول زهاو. « ولنا أن نلاحظ أن هذا كافٍ لوصف ليس فقط المفصليات ولكن أيضًا الأشكال الأكثر مألوفة ».
من خلال استخدام قواعد الرسم البياني، يعمل RoboGrammar في ثلاث خطوات. أولًا، يحدد المشكلة. ثانيًا، يصمم حلولًا روبوتية محتملة. ثالثًا، يختار الحلول الأمثل.
المستخدمون البشر مسؤولون عن تعريف المشكلة وإدخال مجموعة من المكونات الروبوتية المتاحة، مثل المحركات والأرجل ومقاطع الاتصال. كما يقوم المستخدم بإدخال نوع التضاريس التي سيعمل الروبوت عليها.
« هذا هو المفتاح لضمان أن الروبوتات النهائية يمكن بناؤها في العالم الحقيقي »، يقول زهاو.
مئات الآلاف من الهياكل
يأخذ RoboGrammar قواعد الرسم البياني ويعمل على تصميم مئات الآلاف من الهياكل الروبوتية الممكنة، مع مظاهر مختلفة.
« كان من الملهم لنا أن نرى التنوع في التصاميم »، يقول زهاو. « هذا يظهر بالتأكيد تعبيرية القواعد ».
ومع ذلك، ليس جميع التصاميم جيدة، واختيار الأفضل يعني تقييم حركات ووظائف كل روبوت.
« حتى الآن، هذه الروبوتات هي مجرد هياكل »، يقول زهاو.
طور الفريق متحكمًا لكل روبوت من خلال خوارزمية تسمى التحكم التنبؤي بالنموذج، التي تؤثر على الحركة الأمامية السريعة، وهذا ما يتقدم الهياكل.
« الشكل والمتحكم للروبوت متشابكان بشكل عميق، لذلك يجب علينا تحسين المتحكم لكل روبوت على حدة »، يقول زهاو.
ثم يستخدم الباحثون خوارزمية شبكة عصبية للعثور على روبوتات ذات أداء عالي. الخوارزمية تُ lấy وتقييم مجموعات مختلفة من الروبوتات وتتعلم التصاميم التي تعمل لماذا المهام.
كل ماذكر حتى الآن يحدث بدون تدخل بشري.
« هذا العمل هو إنجاز رائع في السعي لمدة 25 عامًا لتصميم شكل ووظيفة الروبوت تلقائيًا »، يقول هود ليبسون، مهندس ميكانيكي وعالم حاسوب في جامعة كولومبيا. لم يكن على دراية بالبحث. « فكرة استخدام قواعد الشكل كانت موجودة لفترة طويلة، ولكن لم يتم تنفيذها بأي مكان بهذا الجمال. بمجرد أن نتمكن من جعل الآلات تصمم وتصنع وبرمجة الروبوتات تلقائيًا، كل شيء سيصبح ممكنًا ».
وفقًا لزهاو، RoboGrammar هو « أداة لمصممي الروبوتات لتوسيع مجال هياكل الروبوت التي يعتمدون عليها ».
الآن يخطط الفريق لبناء واختبار بعض الروبوتات في العالم الحقيقي، ويقول زهاو إن النظام يمكن أن يتجاوز عبور التضاريس ويدخل مجالات مثل العوالم الافتراضية.
« إذا كنت تريد إنشاء أنواع كثيرة من الروبوتات في لعبة فيديو، دون أن يكون لديك فنان لإنشاء كل منها. RoboGrammar سوف يعمل من أجل ذلك تقريبًا على الفور »، يقول زهاو.
