Пройдет очень-очень много времени, прежде чем у нас появятся роботы-амфибии, которые по своим возможностям не уступают могучей и величественной черепахе. В то время как многие робототехники усердно работают над TurtleBots всех видов , исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) восприняли все гораздо более буквально, создав гибрид робот-черепаха: «робот-паразит», как они называют Он живет на спине настоящей черепахи, направляя животное с места на место с помощью набора светодиодов в сочетании с положительным усилением от вкусных закусок для черепах.
У животных есть преимущества миллионов лет эволюции, которая тщательно оптимизировала их конструкцию для универсального и эффективного передвижения. Роботы существуют не так давно, и они страдают от всевозможных специфических ограничений, а также от своего рода общей комической неумелости, которая мешает им быть полезными большую часть времени , особенно когда они пытаются выполнять базовые, простые задачи, которые животные преуспеть в.
В недавней статье в журнале Bionic Engineering , то KAIST исследователи утверждают , что животное-робот гибриды «может обеспечить альтернативное решение некоторых из ограничений обычных мобильных робототехнических систем в различных областях.» Они могут помочь, например, в поисково-спасательных миссиях, которые сложно выполнить людям и роботам самостоятельно. Они также могут предоставить биологам и другим ученым новые способы изучения поведения животных.
Южнокорейская команда под руководством профессора Фил-Сеунг Ли , руководителя лаборатории вычислительной механики и структурных систем KAIST, разработала своего паразитического робота, который физически прикрепляется к своему животному-хозяину и использует комбинацию стимулов и вознаграждений для создания определенного поведения.
Они выбрали черепаху отчасти из-за присущих ей возможностей: она является амфибией, имеет хорошее зрение и долговременную память, а также оснащена удобным панцирем, идеально подходящим для установки паразитного оборудования. Кроме того, он достаточно медленный, чтобы исследователям было легко наблюдать и контролировать. (Группа утверждает, что в исследованиях они следовали «всем применимым международным и институциональным руководствам по уходу и использованию животных».) Из статьи:
Мы разработали робота-паразита для черепахи, который выполняет навигационную задачу в резервуаре с водой. Мы наблюдали за взаимодействием паразитического робота и черепахи и записали степень улучшения характеристик навигации по путевым точкам паразитического робота. С этой целью в качестве виртуального стимулятора навигации был принят дисплей для черепахи. Робот-паразит использовал хедз-ап дисплей (подсказка) и фидер (награда), чтобы научить черепах двигаться в определенном направлении на хедз-ап дисплее.
Робот-паразит управляет черепахой ( красноухим слайдером , для вас, энтузиасты черепах) посредством так называемого оперантного кондиционирования . Сначала черепах кормили рядом с красным светодиодом, который загорался только во время еды в течение двух недель, так что черепахи научились ассоциировать красный светодиод с едой. Затем паразитический робот был прикреплен к их панцирю, включая дисплей дополненной реальности размером с черепаху, состоящий из полосы с пятью красными светодиодами, расположенными по дуге 120 градусов перед его лицом. Поскольку черепахи уже связали красные светодиоды с едой, включение одного из этих красных светодиодов заставляло черепаху двигаться в этом направлении. Робот-паразит вознаградил такое поведение, «выбрасывая гелевый корм из шприца с помощью линейного серводвигателя».
Эксперименты с группой из пяти черепах в течение пяти недель показали, что робот-паразит мог надежно вести черепах по определенным путям, пересекая 5-метровый курс в среднем за 75 секунд. Кроме того, постоянное усиление, обеспечиваемое роботом-паразитом, означало, что производительность черепах постоянно улучшалась. К последнему дню эксперимента черепахи проходили курс со средним отклонением от идеального маршрута чуть более 3%.
Исследователи отмечают, что им еще предстоит проделать много работы, прежде чем такая система станет реальной полезной. Черепах, как и большинство животных, легко отвлечь на окружающие предметы, а робот-паразит имеет лишь ограниченное влияние на внимание черепахи. Дальнейшая работа может включать «разработку технологии виртуальной реальности и усовершенствованной сенсорной системы», которая создаст более захватывающую среду, чтобы гарантировать, что робот сохраняет контроль. По сути, это черепаховая версия «Матрицы». Имея это в виду, вы совсем не удивитесь, узнав, что исследователи также хотят найти способы, чтобы робот-паразит мог получать энергию непосредственно от своего хозяина.