Ein Schwarm kleiner Drohnen. de Croon
Konzentrieren sich die Forscher und Ingenieure, die künstlich intelligente Roboter bauen, zu sehr auf Rechenleistung? Lassen sie sich von den falschen Formen der natürlichen Intelligenz inspirieren?
Einige ihrer Kollegen denken so. In einem Übersichtsartikel veröffentlicht am 15. Juni im peer-reviewed Journal Wissenschaftsrobotik, Ein Forscherteam schreibt, dass es immer schwieriger wird, die Nachfrage nach Robotern zu befriedigen, die immer anspruchsvollere Aufgaben ohne menschliche Hilfe erledigen können, da Roboter immer kleiner werden und das Ende von Moores Gesetz näher rückt.Sprache der Robotik, "aVerfügbare Onboard-Computing-Fähigkeiten und Algorithmen stellen ein erhebliches Hindernis dar, um ein höheres Maß an Autonomie zu erreichen."
Ihre Lösung? Lassen Sie sich von der Natur inspirieren. Finden Sie insbesondere Möglichkeiten, wie Insektengruppen nachgeahmt werden können – jeder mit einem winzigen, sehr begrenzten Gehirn und Körper — kann beeindruckende Leistungen vollbringen, die selbst die ausgeklügeltsten Roboter niemals vollbringen könnten. Interessante Technik | wissenschaft-x.com hat sich kürzlich mit einem Robotiker zusammengesetztDr. GCHE Guido de Croon, an der niederländischen Universität TU Delft, einer der Co-Autoren des Papiers, um über autonome Roboter, Insektenintelligenz und warum Rechenleistung nicht alles ist, zu sprechen.
Dieses Interview wurde aus Gründen der Länge und Klarheit bearbeitet.
Interessante Technik | wissenschaft-x.com: Wie sind Sie auf die Idee gekommen, dass Insekten eine gute Inspirationsquelle für die Entwicklung autonomer Roboter sein könnten?
GCHE Guido de Croon: Meine Hintergrundausbildung liegt in künstlicher Intelligenz. Ich war wirklich begeistert, als ein Professor an meiner Universität über verkörperte künstliche Intelligenz lehrte und betonte, dass bei Tieren und der Natur die Intelligenz nicht nur im Gehirn liegt —Es liegt auch an dem komplizierten Zusammenspiel zwischen Körper, Sensoren und Verhalten. Natürlich ist auch wichtig, was im Gehirn vor sich geht.
Ich habe mich damals bereits mit künstlicher Intelligenz für Roboter beschäftigt. Schon damals konzentrierten sich diese Roboter darauf, hochdetaillierte 3D-Karten der Umgebung zu erstellen, was bei selbstfahrenden Autos immer noch der Fall ist. Diese Art von Intelligenz istanders als Insekten. Sie navigieren nicht, indem sie riesige, hochdetaillierte 3D-Modelle bauen. Sie machen das viel effizienter, und das hat mich wirklich fasziniert.
IE: Es gibt viele Arten von Robotern. Worüber sprechen Sie und Ihre Co-Autoren speziell in dem neuen Artikel?
de Croon: Wenn manche Leute an Roboter denken, denken sie an Humanoide: einen Roboter, der wie ein Mensch aussieht und geht. Aber ich denke eher an kleine Roboter – kleine fliegende Roboter, kleine laufende Roboter, kleine fahrende Roboter – mit „klein" mit einem Durchmesser von 30 Zentimetern 1 Fuß bis hin zu echten Insektengrößen in der Zukunft.
Wenn Sie diese kleinen Roboter haben, möchten Sie, dass sie etwas Nützliches tun. Und dann denken Sie schon sehr schnell: „Okay, es müssen mehrere von ihnen zusammen etwas tun.“ Und um nützlich zu sein, müssen sie es tuntun es von selbst. Wie sollen wir also zum Beispiel kleine fliegende Drohnen bauen, die von selbst fliegen?Das ist sehr herausfordernd, weil sie nicht die Menge an Verarbeitung und Sensorik mitbringen können, die selbstfahrende Autos haben, also müssen wir sie nehmenaus einem ganz anderen Blickwinkel. Darum geht es in dem Papier, um zu sagen: "Hey, Leute, wir sollten uns dafür Insektenintelligenz ansehen."
IE: Können wir die Robotertypen weiter aufschlüsseln? Welche Anwendungsfälle sind mit diesen kleinen Robotern verbunden?
de Croon: Zum Beispiel Ich arbeite gerade an Drohnen in Gewächshäusern. Diese Drohnen haben also, sagen wir, 30 Zentimeter Durchmesser. Sie fliegen autonom in einem Gewächshaus und machen Fotos von der Ernte. Da der Gewächshaussektor in den Niederlanden sehr groß ist, ist es sehr wichtig, Krankheiten und Schädlinge auf einmal zu erkennenfrühen Stadium. Sonst müssen Sie viele Pflanzen eliminieren. Diese Drohnen werden dabei helfen. Aber sie können auch beim Schritt in die Präzisionslandwirtschaft helfen, wo sie wirklich sehen, was jede Pflanze braucht – „diese braucht mehr Wasser“- und solche Sachen.
Wenn Sie an andere Arten denken, können Sie an kleine Laufroboter denken, die Müll in einem Park aufsammeln oder an etwas, um ihn sauber zu halten, oder an kleine Boote, die helfen, den Plastikmüll [im Wasser] zu beseitigen. Wenn wir weiter in dieIn Zukunft kann man sogar an die Bestäubung durch winzige Drohnen denken.
IE: Was bedeutet es für einen Roboter, eher wie ein Insekt zu denken?
de Croon: Das Argument des Artikels ist, dass wir uns die Art der Intelligenz der Insekten ansehen müssen, um kleine Roboter autonom zu machen. Wir haben analysiert, was diese Intelligenz auszeichnet, und ein schönes Wort gefunden, um es zu beschreiben: Sparsamkeit. Siegehen sehr effizient mit ihren Ressourcen um, was sich in verschiedenen Elementen ausdrückt.
Eines der Dinge, die Insekten – und Tiere im Allgemeinen – tun, ist Maßnahmen zu ergreifen, um Aufgaben zu vereinfachen. Eines der Dinge ist, dass sie viel Bewegung induzieren. Das macht es ihnen leichter, Tiefe und Entfernungen zu sehen.
IE: Das heißt, sie sammeln mehr Informationen über die Umgebung, indem sie ihren Körper bewegen, um ihre Perspektive zu ändern?
de Croon: Ja, stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem Zug und beobachten einen Zug neben sich. Irgendwann fangen die Dinge an, sich zu bewegen, und Sie fragen sich: „Okay, bewege ich mich oder bewege ich mich?fährt ein anderer Zug?" Wenn Sie in die andere Richtung schauen und sehen, dass der Bahnhof steht, wissen Sie, dass es der andere Zug ist. Sie unternehmen eine kleine Aktion, um Ihre Perspektive zu ändern.
IE: Sie schreiben auch, dass Insekten viele Annahmen über ihre Umwelt treffen. Können Sie erklären, was das bedeutet?
de Croon: Zum Beispiel haben Sie diese Mistkäfer. Wenn sie Mist nehmen, gehen sie irgendwie davon aus, dass ihn niemand stehlen wird. Wenn also ein Biologe den Mist von einem Käfer nimmt, geht er einfach weiter und geht hineindas Nest. Es ist sehr effizient, weil es Annahmen über die Umwelt macht. In manchen Fällen – wie wenn ein Biologe ein Experiment [an Mistkäfern] durchführt – funktioniert die Annahme nicht. Aber das ist wirklich ein Minderheitsfall. Im Allgemeinenes ist tatsächlich sehr robust und vor allem ermöglicht es sehr kleinen Robotern, sehr komplexe Aufgaben zu erledigen.
IE: Das Papier diskutiert auch Insektenkörper. Wie können sie anbieten nützliche Beispiele für den Entwurf physischer Hardware?
de Croon: Der Körper kann konstruiert werden, um Aufgaben zu vereinfachen. Eines der Beispiele, die wir geben, sind Schlagflügeldrohnen. Bei fliegenden Insekten ändert sich die Flügelform während des Fluges. Zunächst arbeiten Robotiker an insektengroßen SchlagflügelnDrohnen versuchten, dies aktiv zu steuern. Sie stellten fest, dass, wenn Sie Ihren Flügel ein wenig umgestalten, die Verformungen passiv erfolgen. Dies war ein leichteres, intelligenteres Design des Körpers, das es diesen insektengroßen Robotern ermöglicht, abzuheben. Der Körper kann gestaltet werdenin vielerlei Hinsicht, um Aufgaben zu vereinfachen.
IE: Sie interessieren sich nicht nur für einzelne Roboter, oder? Können Sie erklären, wie das Sozialverhalten von Insekten einen Einblick in die Zukunft kleiner, autonomer Roboter bietet?
de Croon: Sie arbeiten in Schwärmen zusammen. Nicht alle Insekten, aber soziale Insekten – wie Honigbienen und Ameisen – bewältigen komplexe Aufgaben, indem sie zusammenarbeiten. Als Einzelperson sind sie sehr begrenzt. Aber durch dieses Zusammenspiel einfacher Verhaltensweisen können sie eszusammenarbeiten, um komplexe Aufgaben zu lösen. Ameisen können zum Beispiel den kürzesten Weg zur Nahrung finden.
IE: Wie unterscheidet sich dieser von Ihnen skizzierte Ansatz von dem, was andere Robotikforscher tun?
de Croon: Der Mainstream-Robotikansatz konzentriert sich viel mehr auf das Gehirn, auf einen menschlichen Ansatz zur Intelligenz. Zum Beispiel das Erstellen hochdetaillierter 3D-Karten und auf die Art von Modularität, bei der man den Robotern einfach immer wieder Sensoren hinzufügt"Oh, ja, ein Laserscanner kann auch für unsere Drohne funktionieren" oder "Wir bauen ein Stereo-Vision-System in ein Auto ein."
Sie fangen an, Dinge hinzuzufügen, und Sie möchten mehr Dinge tun. Dann müssen Sie mehr Rechenleistung erhalten. Am Ende erhalten Sie also sehr schwere Lösungen in Bezug auf das Gewicht der Sensoren und Prozessoren. Viele Berechnungen sind erforderlichIm Grunde denken wir, dass es für viele der Dinge, die kleine autonome Roboter tun sollen, übertrieben ist.
IE: Viele dieser Systeme dienen der Sicherheit. Wie können Sie sicherstellen, dass die sparsamen autonomen Roboter, die Sie fordern, nicht versehentlich Menschen verletzen oder andere Arten von Schaden anrichten?
de Croon: Wir nähern uns ein bisschen physikalisch. Es muss sicher sein, auch wenn alles schief geht. Wenn das Ihre Ausgangsbasis ist, dann ist KI dort kein Problem. Die Effizienz der Lösungen geht mit einer gewissen Einfachheit einherMan kann es auch Eleganz nennen.
Dies ist einer der Gründe, warum wir uns auf kleine Drohnen konzentriert haben. Wenn Sie die Größe und das Gewicht von Drohnen begrenzen, können sie von Natur aus sicher werden, selbst wenn alles schief geht. Sie können eine Person nicht wirklich verletzen, da das Gewicht bereits vorhanden istzu niedrig. Sobald Sie Rotoren haben, ist es auch eine gute Idee, so etwas wie Propellerschutz zu haben.
Wir arbeiten auch an Schlagflügeldrohnen, die eigentlich sehr flexibel sind. Einer der Co-Autoren arbeitet an insektengroßen Schlagflügeln, also ist es extrem sicher. Außerdem müssen Sie über die Geschwindigkeit nachdenken. Normalerweise haben wir siebewege dich nicht zu schnell, denn selbst wenn etwas leicht ist, wenn es sich mit superhoher Geschwindigkeit bewegt, kann es immer noch gefährlich sein.
Einfachheit macht es auch robuster, weil Sie eine sehr gute Vorstellung davon haben, was Ihr System tut. Es ist nicht wie bei anderen Ansätzen, wo Sie möglicherweise Dutzende von Elementen haben, von denen jedes sehr komplex ist. Wenn etwas schief geht, kann es passierenein Zusammenspiel sein, das Sie zwischen all diesen Dingen nicht vorhergesehen haben. Ich denke, wenn Sie sich für eine von Insekten inspirierte KI entscheiden, kann es viel einfacher sein, Robustheit zu verstehen und zu garantieren.