Грамматика роботов

В начале нынешнего века конструирование роботов получило настолько широкое распространение, что робототехника стала школьным предметом. Сегодня стоит задача разрабатывать их наименее затратными и оптимальными способами, а также, по возможности, автоматизировать процесс создания новых моделей. Для решения этой задачи исследователи Массачусетского технологического института создали блок дизайнерских программ RoboGrammar, ведущим разработчиком которых стал аспирант институтской лаборатории искусственного интеллекта и компьютерных наук Аллан Жао. Пакет программ позволяет с нуля спроектировать робота из готовых элементов в зависимости от требований к поверхности, по которой тот будет двигаться. Это может быть пересеченная местность, скользкий грунт, лестница, их комбинация и прочее.

RoboGrammar конструирует роботов из заданных элементов: конечностей, суставов, моторов. Элементы конструкции нельзя соединить произвольно, поэтому, подобно грамматике языка, определяющей правила согласования слов, в программе заданы ограничения на связи элементов робота. Принципы, заложенные в программу, исследователи позаимствовали у различных многоногих насекомых, пауков, ракообразных, чье движение тщательно изучили. Их тела состоят из сегментов и  к некоторым из них «приделаны» конечности. Тем же способом разработчики описали «конструкцию» четвероногих. В пакет программ также была добавлена возможность прикреплять колеса вместо ног. Как заявляют авторы, программа рождала самые разнообразные конструкции, напоминающие гоночные автомобили, пауков, собак.

С помощью RoboGrammar дизайнер получает не только оптимальную конструкцию робота, но и программное обеспечение к нему — пакет выдает программу-контроллер, управляющую согласованной работой его моторов. В неё авторы «зашили» приоритет быстрого перемещения вперед. На конечном этапе разработки ИИ с помощью нейронных сетей совместно оптимизирует дизайн и контроллер новой модели. После этих виртуальных действий уже можно приступать к сборке конструкции. Команда ученых запланировала реализовать «в железе» особо выдающиеся виртуальные экземпляры.

RoboGrammar стал венцом четвертьвекового опыта экспериментов по созданию автоматизированных систем дизайна роботов. Блок программ может быть модифицирован для разработки устройств, перемещающихся в других средах. Помимо реальных приложений, есть надежда, что роботы, созданные программой, смогут заселить виртуальные миры компьютерных игр. Одним из сюрпризов стало то, что в большинстве оптимальных проектов робот имеет четыре ноги, а не шесть или восемь как у насекомых или пауков. Эту установленную эмпирически тенденцию еще предстоит осмыслить.

(Пресс-релиз Массачусетского технологического института 30-11-2020)