Beschädigten Roboter kann "sich selbst in weniger als 2 Minuten heilen"

Roboter, die in Aktion beschädigt sind können jetzt schnell "selbst durch die Erschließung von Erfahrungen aus simulierten Leben laut einer neuen Studie heilen". Es klingt wie Science Fiction, aber diese Fähigkeiten könnte dazu führen, robuste, effektive und autonome Roboter, sagen Forscher.

In Experimenten konnte ein sechsbeinigen Roboter anpassen, in wenig mehr als eine Minute zu Fuß zu halten, auch wenn zwei seiner Beine beschädigten, defekten oder fehlenden waren. Ein Roboterarm könnte auch lernen, ein Objekt auch mit mehreren gebrochenen Motoren oder Gelenke an der richtigen Stelle platzieren.

"Eine Sache, wir waren überrascht, war das Ausmaß der Schäden, die der Roboter schnell anpassen könnte," Studie Co-Autor Jean-Baptiste Mouret, Roboteringenieur Pierre und Marie Curie-Universität in Paris, sagte Live Science. "Wir alle Arten von Missbrauch dieser Roboter ausgesetzt, und sie immer einen Weg finden, zu arbeiten." [Super-intelligenten Maschinen: 7 Roboter Futures]

Anpassungsfähige bots

Roboter können extreme Umgebungen wie die tiefsten Tiefen des Ozeans oder harten Vakuum des Weltraums überleben. Jedoch ein großes Hindernis, die Roboter von Verbreitung außerhalb Fabriken gehalten hat ist ihr Mangel an Anpassungsfähigkeit – sie in der Regel können nicht weiter arbeiten, wenn sie beschädigt werden.

Im Gegensatz dazu können Tiere vor Verletzungen oft rasch anpassen. Zum Beispiel viele dreibeinige Hunde Frisbees fangen können, und Menschen können oft schnell herausfinden, wie man trotz Knöchel verstaucht oder andere Verletzungen gehen.

"Wenn wir in Robotern, nach einem Erdbeben, Überlebende zu finden oder unsere Waldbrände setzen oder zum Herunterfahren eines Kernkraftwerks in der Krise wie Fukushima schicken, wir brauchen sie können weiterarbeiten, wenn sie beschädigt werden", sagte Mouret. "In solchen Situationen, jede Sekunde zählt und Roboter sind wahrscheinlich beschädigt werden, weil diese Umgebungen sehr unberechenbar und feindlich sind." Wir wollen auch in weniger extremen Fällen, z. B. in-Home-Roboter-Assistenten, mit denen der älteren oder Kranken, Roboter, ihre wichtigen Aufgaben durchführen zu halten, auch wenn einige ihrer Teile zu brechen."

Bis jetzt Roboter in der Regel erholt Schaden indem Sie zuerst ihre Problemdiagnose und welche Notfallplan zu folgen. Jedoch selbst wenn ein Roboter eine teure Suite von Sensoren mit denen es selbst diagnostiziert werden kann besitzt, wird es gerendert hilflos, wenn seine Designer versäumt, was Problem voraussehen der Roboter steht.

Im Vergleich dazu, verletzte Tiere verlassen sich auf Versuch und Irrtum zu lernen, Widrigkeiten zu überwinden – zum Beispiel lernen, hinken, Schmerzen im Bein minimieren könnten. Obwohl Wissenschaftler mit Versuch und Irrtum-Programmierung für Roboter experimentiert haben, dauert es 15 Minuten oder mehr für solche Roboter, auch relativ einfache Probleme zu überwinden.

Jetzt haben Wissenschaftler eine Trial-and-Error-Programm entwickelt, mit dem Roboter sich anpassen, um in weniger als zwei Minuten, ohne eine Reihe von Sensoren, selbst zu diagnostizieren oder eine Vielzahl von Notfallplänen beschädigen können.

"Die wichtigste Anwendung dieser Erkenntnisse, Roboter zu haben, die nützlich für längere Zeit ohne Menschen, ständige Wartung durchzuführen", sagte Mouret.

Aus Erfahrung lernen

Die Wissenschaftler argumentierte, dass Tiere nicht lernen, wie Sie von Verletzungen von Grund auf zu erholen. "Stattdessen haben sie Intuitionen über unterschiedlich Verhalten," Mouret sagte in einer Erklärung. "Diese Intuition es ihnen ermöglichen, ein paar, verschiedene Verhaltensweisen ausprobieren intelligent auswählen und nach diesen Tests wählen sie eine, die trotz der Verletzung funktioniert." "Wir haben Roboter, die das gleiche zu tun."

Bei dieser neuen Strategie bevor ein Roboter bereitgestellt wird, entwickeln die Wissenschaftler eine Computersimulation auf die Karte aus Tausenden von verschiedenen Bewegungen nehmen kann, und Vorhersagen, welche Muster der Aktionen trotz Schaden arbeiten dürften. Dieser simulierte Lebensdauer von Erfahrungen dient als Sammlung von Intuitionen, die, denen der Roboter aus ziehen kann. [Die 6 erstellt seltsamsten Roboter jemals]

"Wir nicht vorab berechnen etwas wie"eine Gangart, die funktioniert, wenn ein Bein fehlt zu finden"," sagte Mouret. "Was wir tun, mit dem Simulator ist einfach zu sagen"finden so viele verschiedene Möglichkeiten, wie Sie können zu Fuß.""

Wenn der Roboter steht vor einer echten Verletzung kam, es greifen auf diese Intuition, Studie zu führen- und Fehler-Experimente sollen einen Weg finden, eventuelle Schäden zu kompensieren.

"Einmal beschädigt, der Roboter wie ein Wissenschaftler wird", sagte Studienautor Blei Antoine Cully, Roboteringenieur Pierre und Marie Curie-Universität, in einer Erklärung. "Es hat vorherige Erwartungen über verschiedene Verhaltensweisen, die funktionieren könnte, und beginnt, sie testen. Allerdings sind diese Vorhersagen aus der simulierten, unbeschädigte Roboter. "Es hat um herauszufinden, welche davon, nicht nur in der Realität, aber angesichts der Schäden funktionieren."

Der Roboter kann effektiv experimentieren mit unterschiedlichen Verhaltensweisen und ausschließen, diejenigen, die nicht funktionieren, sagte Cully.

"Beispielsweise wenn Wandern, vor allem auf den Hinterbeinen nicht gut funktioniert, wird er versuchen zu Fuß vor allem auf seine Vorderbeine," fügte er hinzu. "Was überrascht, ist wie schnell es einen neuen Weg zu gehen lernen kann. "Es ist erstaunlich zu beobachten, einen Roboter von verkrüppelt und verräterische herum gehen nach effizient humpelnd entfernt in ca. zwei Minuten."

Realen Welt nutzt

Die Forscher vermuten, dass diese Strategie Roboter an unvorhergesehene Umstände und neue Umgebungen anzupassen helfen könnte. "Unser Ansatz mit jeder Roboter arbeiten kann", sagte Mouret.

Einige mögliche Anwendungen sind "Roboter, die Retter helfen können, ohne ihre ständige Aufmerksamkeit," Co-Autor Danesh Tarapore, ein Roboteringenieur Pierre und Marie Curie-Universität, sagte in einer Erklärung zu studieren. "Es erleichtert auch die Erstellung von persönlichen Roboterassistenten, die weiterhin hilfreich sein, auch wenn ein Teil gebrochen ist."

Obwohl simuliert eine Lebensdauer von potenziellen Roboter Erfahrungen teuer erscheinen mag, "Unser Ansatz ist eigentlich sehr kostengünstig, da keine komplexen interne Sensoren erforderlich ist", sagte Mouret. "Der Roboter muss nur wissen, wie gut es seine Aufgabe erfüllt. Es muss nicht den genauen Grund wissen, warum er die Aufgabe durchführen kann, wie erwartet. Das ermöglicht enorme Kosteneinsparungen, da ein Roboter keine Reihe von teuren selbst-Diagnose Sensoren durch seinen Körper gewebt haben muss."

Die Forscher vermuten, dass ihre Strategie für Roboter hat Auswirkungen weit über Schadensbehebung.

"sie prinzipiell angewendet werden könnten, dass Roboter fast alles lernen," sagte Mouret. "Bis jetzt, fast lernen alle Ansätze dafür, dass Roboter viele Stunden dauerte, weshalb Videos von Robotern, die etwas sind oft extrem beschleunigt. Beobachten sie in Echtzeit zu lernen war, viel qualvoll wie gerade Rasen wachsen. Jetzt wir Roboter sehen würde lernen in Echtzeit, wie Sie einen Hund oder Kind eine neue Fertigkeit erlernen sehen. "So haben wir zum ersten Mal, Roboter, die etwas Nützliches erfahren Sie nach dem Versuch ein paar andere Dinge, wie Tiere und Menschen."

Die Wissenschaftler planen Sie jetzt ihre Strategie für fortgeschrittene Roboter in simulierten Situationen der realen Welt zu testen. Die Forscher interessieren sich untersuchen, wie diese Fähigkeiten helfen könnten Roboter für Katastrophenhilfe Zwecke konzipiert, Mouret sagte, wie die Bots, die geplant sind, konkurrieren in der Defense Advanced Research Projekte Agency (DARPA) Robotics Challenge, nächsten Monat in Pomona, Kalifornien statt.

Die Wissenschaftler detailliert ihre Ergebnisse in der 28 Mai-Ausgabe der Zeitschrift Nature.

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