Чтобы изучить, как детеныши животных учатся ходить, немецкие ученые разработали четвероногого робота Морти размером с собаку. Благодаря виртуальному спинному мозгу, который сопоставлял данные модели с информацией от датчика стопы и оптимизировал походку робота, Морти научился ходить всего за час. Статья была опубликована в журнале Nature Machine Intelligence.
Новорожденные жирафы или жеребята должны научиться ходить как можно скорее. Животные рождаются с нейронами спинного мозга, которые координируют их мышцы. Однако нужно время, чтобы научиться двигаться. Ученые из Института интеллектуальных систем Макса Планка построили четвероногого робота размером с собаку, чтобы понять, как животные учатся ходить.
— Как инженеры и робототехники, мы искали ответ, создав робота, который имеет звериные рефлексы и учится на ошибках, — говорит соавтор исследования Феликс Рупперт.
Робот по имени Морти научился ходить всего за час. Его обучение проводилось с помощью байесовского алгоритма оптимизации — информация от датчика стопы сравнивалась с данными от смоделированного виртуального спинного мозга. Робот научился ходить, постоянно сравнивая отправленную и ожидаемую информацию от датчиков, запуская рефлекторные циклы и адаптируя свои модели управления двигателем. Робот оптимизировал свои движения быстрее, чем животное. Если он спотыкается, алгоритм обучения меняет длину и скорость шага. В этой структуре виртуальный спинной мозг не имел явных знаний о конструкции ноги робота.
Алгоритм обучения адаптирует параметры управления центрального генератора шаблонов. У людей и животных эти центральные генераторы паттернов представляют собой сети нейронов в спинном мозге, которые производят периодические мышечные сокращения без участия головного мозга. Когда молодое животное ходит по идеально ровной поверхности, ему может быть достаточно управлять сигналами движения от спинного мозга. Однако небольшая неровность на земле изменит походку. Рефлексы активируются и регулируют движения, чтобы животное не упало. Однако если животное не перестает спотыкаться, несмотря на активные рефлексы, то необходимо переучить модели движений.
Компьютер Морти потреблял всего пять ватт при ходьбе. Промышленные четвероногие роботы известных производителей, научившиеся работать со сложными контроллерами, гораздо более энергоемки. Их контроллеры закодированы со знанием точного веса и геометрии тела робота. Обычно они потребляют от нескольких десятков до нескольких сотен ватт мощности.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен