Такуя Умедачи из Хиросимского университета (Япония) использовал когнитивные «способности» слизевиков в качестве образца при создании системы передвижения своего нового робота. Его конструкция включает пружины, «ноги», «протоплазму» и «распределённую вегетативную нервную систему». О своей работе учёный отчитался в журнале Advanced Robotics.

Зачем роботу какая-то «новая система передвижения»? Мы уже останавливались на том, что дроны хорошо передвигаются лишь в средах, обеспечивающих неплохую видимость, на плоской местности, с одинаково твёрдой несущей поверхностью, предпочтительно полностью изотропной, с простыми, легко моделируемыми закономерностями движения. Любое отклонение от этих установок будет означать аварию. И хотя по дорогам с твёрдым покрытием, воздуху и иным простым средам роботы передвигаются уже приемлемо, с прочей земной поверхностью пока всё плохо: дрон-танк всё ещё невозможен, хотя попытки создания телеуправляемого и полностью автоматического танка предпринимались в СССР ещё в 1930-х. Чтобы двигаться по краю болота или через каменистое поле, нужна человеческая способность принимать решения, когда и куда повернуть.

Робот на механической основе пытается воспроизвести локомотивную систему с простейшей обратной связью, характерную для слизевиков. (Изображение Ishiguro Laboratory.)

Идея г-на Умедачи как раз заключалась в том, чтобы создать робота, совершенно не использующего мозг в процессе передвижения, но при этом способного сравниться с человеком по части безопасного перемещения в средах со сложными и неоднородными условиями. Для имитации движения слизевика вместо протоплазмы между оболочкой робота и его центром размещаются адаптивные пружины, обладающие изменяющейся в зависимости от твёрдости окружающих объектов упругостью. Для повышения упругости по каналам адаптивных пружин циркулирует сжатый воздух:

Слизевик как модель подходил идеально. У него нет мозга, по сути это амёба, которая при размножении сливается с собственным потомком. Множество клеточных ядер без оболочки проживают в нём совместно. Питается он другими бактериями, а чтобы добираться к новым источникам пищи, разработал сложное поведение и собственный метод движения.

Слизевик, пробираясь по стволу упавшего дерева, выбирает участки, где передвижение легче, а питательных бактерий больше. (Фото frankenstoen.)

Его сложность доходит до того, что если слизевика разрезать, а части удалить друг от друга на значительное расстояние, то рассечённые «детали» такой мегаклетки начнут ползти друг к другу. При этом механизм такого рода движения не вполне ясен, поскольку глаз у слизевика нет (как и нервной системы).

В то же время способность слизевика к движению через сложную поверхность изучена лучше. Похоже, что протоплазма просто движется вперёд, а встретив препятствие, начинает растекаться в стороны, пока не найдёт обхода. Кстати, используя эту способность, исследователи из Хоккайдского университета расположили слизевика на тарелке, где создали искусственные «горы» и препятствия, воспроизводящие рельеф префектуры Токио. Обходя преграды, слизевик воспроизвёл карту железных дорог этого района, проложенных по линии наименьшего сопротивления горному ландшафту, рекам и прочим препятствиям.

Робот-амёба строит свои движения по сходному принципу: встречая преграды, он «нащупывает» обход своей меняющей форму оболочкой. Самое главное — он практически не использует для движения свои электронные мозги, что одновременно позволяет упростить конструкцию и застраховать её от ошибочных решений, которые так свойственны наземным внедорожным дронам сегодня. При этом речь идёт не просто о движении, а о способности двигаться к определённому раздражителю, то есть об обратной связи перемещающегося робота и окружающей среды:

Наиболее перспективной чертой нового для роботов вида движения стала выявленная в ходе компьютерного моделирования способность эффективно преодолевать сужения и препятствия, характерные для реальных условий передвижения по сложному рельефу (см. ниже):

Ну а это видеоматериал, в котором Такуя Умедачи комментирует собственную разработку:

Подготовлено по материалам Technology Review.

Источник: http://science.compulenta.ru/665757/