Istraživači s Massachusetts Institute of Technology izvijestili su prije desetak dana u jednom od novih znanstvenih članaka o svojem napretku na ambicioznom projektu dizajniranja tzv. asemblerskih robota, onih koji su sposobni samostalno konstruirati gotovo sve sklopove i strukture, uključujući i druge robote, pa i sami sebe.

Prema pisanju istraživača MIT-ovog Centra za bitove i atome (CBA), najnovija istraživanja usredotočuju se na razvoj robota koji su samostalno ili u grupi osposobljeni za izradu niza različitih sklopova, uključujući vozila, čitave zgrade s infrastrukturom, pa čak i same robote. No, premda su u ovom radu, kao i u nekoliko prethodnih, izvijestili o pozitivnim rezultatima, navode kako je finalna realizacije projekta još „godinama daleko“. Rad je pod nazivom „Self-replicating hierarchical modular robotic swarms“ objavljen u časopisu Nature Communications Engineering.

Inteligentni vokseli

Sustav kojega razvija CBA uključuje sinkronizaciju malih asemblerskih podjedinica koje nazivaju vokseli, spojenih zajedno u veće robotičke podjedinice osposobljene za daljnju konstrukciju još većih struktura. U prethodnim verzijama, vokseli su bili jednostavnije strukturirani mehanički elementi koji su se koristili kao jedinice za proizvodnju složenijih konstrukcija, ali sada je MIT-ov tim u CBA dizajnirao znatno složenije, „pametne“ verzije, koje tijekom asembliranja (sastavljanja) imaju sposobnost prijenosa energije i podataka s jednostavnijih voksela na složenije strukture.

Svaki voksel sada ima u sebi „ugrađenu inteligenciju“ koju je sposoban proslijediti dalje, u novostvorenu strukturu u koju se dakle ne ugrađuje samo fizički, nego i „intelektualno“, programski. Neil Gershenfeld, direktor CBA, o tome kaže: „Ranije verzije asemblerskih robota su sa svojim izvorima napajanja i kontrolnim sustavima bile povezane zamršenim snopovima žica koje su fizički ometale funkcionalnost sustava, pa se rodila ideja o nečemu što smo nazvali strukturna elektronika, odnosno ideja izrade voksela koji prenose i energiju i podatke.“

Roboti su konstruirani od niza takvih voksela koji se spajaju u veće jedinice, a istraživački tim je razvio sustav robotske inteligencije koji im omogućuje da razumiju gdje i kako graditi naprednije strukture, kao i kako se trebaju kretati jedni oko drugih kada rade u skupini. Projekt je dobio sredstva od Istraživačkog laboratorija američke vojske i NASA-e, a Agencija za napredna obrambena istraživanja također je izrazila interes za rad za potencijalnu upotrebu kao zaštitne strukture za eroziju obale.

Samoiscjeljujući svjetlosni vodiči

A onda, kao da nam nije dovoljno što napreduju istraživanja o pametnim strukturama koje samostalno grade pametne robote koji samostalno grade nove pametne robote, niti dva tjedna nakon objavljenog rada o vokselima pojavi se znanstveni rad u kojemu je glavni lik robot koji može samostalno detektirati oštećenje na sebi, a potom se sam i popraviti: inženjeri Sveučilišta Cornell svom radu objavljenom u srijedu, 7. prosinca u Science Advances, izvješćuju kako su izradili robota sposobnog otkriti kada i gdje je oštećen… i zatim samoga sebe zacijeliti na licu mjesta.

Robotu su omogućili autodetekciju oštećenja tako što su instalirali SHeaLDS (Self-Healing Light Guides For Dynamic Sensing) — samoiscjeljujuće svjetlosne vodiče za dinamičko očitavanje — u mekanog robota nalik četveronožnoj morskoj zvijezdi i opremljenog feedback kontrolom. Nakon što su mu istraživači skalpelom zarezali i probili jednu nogu, robot je uspio otkriti oštećenje i sam zaliječiti posjekotine.

„Cilj našeg laboratorija je robote učiniti izdržljivijima i agilnijima, kako bi što dulje radili bez gubitka svojih početnih karakteristika“, rekao je Rob Shepherd, izvanredni profesor strojarstva i zrakoplovnog inženjerstva na Cornellu. „Ako tjerate robote na dugotrajan rad, oni će s vremenom postupno akumulirati štetu. Nas interesira možemo li im omogućiti da tu štetu poprave ili da se s njom uspješno nose bez gubitka svoje funkcionalnosti“.

Šest uboda skalpelom

Shepherdov Organic Robotics Lab je za upotrebu u mekim robotima i srodnim strukturama (od kože do wearable gadgetsa, tj. nosive tehnologije) dizajnirao i izradio specijalne rastezljive optičke senzore, vođen idejom da robot prvo mora biti u stanju identificirati postoji li nešto što treba popraviti, što je početni i ključni korak u procesu autoreparacije, samoizlječenja. Senzori su izrađeni od fiberoptičkih vlakana u kombinaciji s LED svjetlima, a sposobni su detektirati i najmanje svjetlosne promjene koje signaliziraju prekid kontinuiteta (tj. „ozljedu“) na površini robota izrađenoj od poliuretanskog elastomera s ugrađenim vodikovim vezama koje osiguravaju brzo zacjeljivanje, te disulfidnim vezama koje polimeru daju čvrstoću i otpornost na oštećenja.

Takvi samozacjeljujući svjetlosni vodiči osnova su konstrukcije mekanog robota, čineći ga s jedne strane otpornim na oštećenja, a s druge strane sposobnim za samostalno zacjeljivanje eventualno nastalih oštećenja i to na sobnoj temperaturi, bez ikakve dodatne vanjske intervencije.

Kako bi demonstrirali učinkovitost samoiscjeljujuće tehnologije, istraživači su instalirali SHeaLDS u četveronogog robota i opremili ga kontrolom s mehanizmom povratne sprege, a potom su oštrim skalpelom šest puta probili jednu od njegovih nogu, nakon čega je robot uspio detektirati oštećenje i u roku od jedne minute samostalno „zaliječiti“ svaku posjekotinu. Kao bonus već ionako impresivnoj demonstraciji autonomije, robot je za vrijeme trajanja samoizlječenja od oštećenja koje je „osjetio“, istovremeno uspio prilagodili kretnje tako da je nastavio svoj „hod“ u smjeru udaljavanja od mjesta gdje je ozljeda nastala.

Aktivna koža koja osjeća i zarašćuje

Shepherd kaže: „Premda je poliuretanski elastomer čvrst materijal, ipak nije posve neuništiv. Ima svojstva slična ljudskom tkivu: ne zacjeljuje dobro nakon opeklina otvorenim plamenom ili oštećenja kiselinom ili toplinom, jer takvi agensi mijenjaju kemijska svojstva elastomera, smanjujući mu sposobnost samooporavka. Ali kod zacjeljivanja posjekotina postižemo sasvim dobre rezultate."

Organic Robotics Lab planira kombinirati koncept SHeaLDS-a s umjetno inteligentnim algoritmima za strojno učenje sposobnim za prepoznavanje taktilnih podražaja, kako bi na kraju stvorio „…vrlo izdržljivog robota s kožom koja se sama zacjeljuje, a istovremeno tu kožu koristi da aktivno osjeća svoje okruženje tijekom obavljanja zadataka“.

Pred nama je, to je sve jasnije vidljivo, sve bliže trenutak kada ćemo se suočiti s pitanjima: ako su - poput računala - roboti pametni onoliko koliko su dobro programirani za obavljanje predviđenih zadaća, a moguće ih je programirati da sami sebe sastavljaju i potom samostalno otklanjaju kvarove na samima sebi, je li idući korak programiranje neuništivih robota koji nadalje sami izrađuju svoje napredne verzije i samostalno ih programiraju?