Des robots en évolution et auto-réplicatifs prêts à coloniser l’espace

Matt Hale / Evolution du robot autonome

«Nous essayons, si vous le souhaitez, d’inventer une toute nouvelle façon de concevoir des robots qui n’exige pas que les humains réalisent réellement la conception», a déclaré Alan Winfield. «Nous développons la machine ou l’équivalent robot de la sélection artificielle comme le font les agriculteurs non seulement depuis des siècles, mais depuis des millénaires… Ce qui nous intéresse, ce sont les robots d’élevage. Je veux dire cela littéralement.

Winfield, qui travaille avec des logiciels et des systèmes robotiques depuis le début des années 1980, est professeur de robotique cognitive au Bristol Robotics Lab de l’Université de l’ouest de l’Angleterre (UWE). Il est également l’un des cerveaux derrière le projet Autonomous Robot Evolution (ARE), un effort pluriannuel mené par l’UWE, l’Université de York, l’Université Napier d’Édimbourg et l’Université d’Amsterdam. Il va, espèrent ses créateurs, changer la façon dont les robots sont conçus et construits. Et tout cela grâce à l’emprunt d’une page à la biologie évolutive.

RoboFab en actionMatt Hale / Evolution du robot autonome

Le concept derrière ARE est, au moins hypothétiquement, simple. À combien de films de science-fiction pouvez-vous penser où un groupe d’explorateurs intrépides atterrit sur une planète et, malgré leurs meilleures tentatives de planification, se retrouvent totalement non préparés à tout ce qu’ils rencontrent? C’est la réalité de tous les scénarios inhospitaliers dans lesquels nous pourrions vouloir envoyer des robots, en particulier lorsque ces endroits pourraient être à des dizaines de millions de kilomètres, comme c’est le cas pour l’exploration et l’habitation possible d’autres planètes. Actuellement, des robots comme les rovers martiens sont construits sur Terre, en fonction de nos attentes quant à ce qu’ils trouveront à leur arrivée. C’est l’approche adoptée par les roboticiens car, eh bien, il n’y a pas d’autre option disponible.

Mais que se passerait-il s’il était possible de déployer une sorte d’usine miniature – composée de logiciels spéciaux, d’imprimantes 3D, de bras de robot et d’autres équipements d’assemblage – capable de fabriquer de nouveaux types de robots personnalisés en fonction des conditions trouvées lors de l’atterrissage? Ces robots pourraient être perfectionnés en fonction à la fois des facteurs environnementaux et des tâches qui leur sont demandées. De plus, en utilisant une combinaison d’évolution du monde réel et de l’évolution informatique, les générations successives de ces robots pourraient être encore meilleures à ces défis. C’est sur quoi travaille l’équipe d’Autonomous Robot Evolution.

«L’idée est que ce que vous atterrissez sur la planète n’est pas un groupe de robots, c’est en fait un groupe de RoboFabs», a déclaré Winfield à Digital Trends, faisant référence aux fabricants de robots ARE que lui et son équipe d’enquêteurs sont en train de construire. «Les robots qui sont ensuite produits par les RoboFabs sont littéralement testés dans l’environnement planétaire réel et, très rapidement, vous déterminez lesquels vont réussir et lesquels ne le sont pas.»

Matt Hale, un post-doctorant au Bristol Robotics Lab qui construit le RoboFab et conçoit le processus par lequel il fabrique des robots physiques, a déclaré à Digital Trends: «La caractéristique clé pour moi est qu’un robot physique sera créé qui n’a pas été conçu par une personne, mais au lieu de cela automatiquement par l’algorithme évolutif. De plus, le comportement de cet individu dans le monde physique alimentera l’algorithme évolutif et aidera ainsi à dicter quels robots seront produits ensuite.

Bienvenue dans l’EvoSphere

Imiter les processus évolutifs par le biais de logiciels est un concept qui a été exploré au moins aussi loin que les années 1940, la même décennie au cours de laquelle ENIAC, un colosse de 32 tonnes qui était le premier ordinateur numérique électronique programmable et polyvalent au monde, a été déclenché. pour la première fois. Dans les dernières années de cette décennie, le mathématicien John von Neumann a suggéré de construire une machine artificielle capable de s’auto-répliquer – ce qui signifie qu’elle créerait des copies d’elle-même, ce qui pourrait ensuite créer plus de copies.

Le concept de Von Neumann, qui a précédé l’intelligence artificielle de plus d’une demi-décennie, était révolutionnaire. Cela a suscité un intérêt pour le domaine qui est devenu connu sous le nom de vie artificielle, ou ALife, une combinaison d’informatique et de biochimie qui tente de simuler la vie naturelle et l’évolution grâce à l’utilisation de simulations informatiques.

Les algorithmes évolutifs ont montré une réelle promesse dans le monde réel. Par exemple, un algorithme génétique créé par l’ancien scientifique de la NASA et ingénieur de Google, Jason Lohn, a été utilisé pour concevoir des composants de satellite utilisés lors de missions spatiales réelles de la NASA. «J’étais fasciné par le pouvoir de la sélection naturelle», m’a dit Lohn pour mon livre Thinking Machines. Ce qui était choquant à propos du composant satellite de Lohn, qui a été répété par l’algorithme sur de nombreuses générations, c’est qu’il fonctionnait non seulement mieux que n’importe quelle conception humaine, mais qu’il était également totalement incompréhensible pour eux. Lohn se souvenait que le composant ressemblait à un «trombone plié».

EvoSphereEvoSphere

C’est ce dont l’équipe ARE est enthousiasmée – que les robots qui peuvent être créés à l’aide de ce processus évolutif pourraient se révéler optimisés d’une manière qu’aucun créateur humain ne pourrait jamais rêver. «Même lorsque nous connaissons parfaitement l’environnement, l’évolution artificielle peut proposer des solutions si nouvelles qu’aucun humain n’y aurait pensé», a déclaré Winfield.

«EvoSphere» du projet ARE se compose de deux parties principales. L’aspect logiciel est appelé Ecosystem Manager. Winfield a déclaré qu’il était chargé de déterminer «quels robots doivent être accouplés». Ce processus d’accouplement utilise des algorithmes évolutifs pour itérer incroyablement rapidement de nouvelles générations de robots. Le processus logiciel filtre tous les robots qui pourraient être manifestement non viables, soit en raison de défis de fabrication ou de conceptions manifestement défectueuses, comme un robot qui apparaît à l’envers. Les robots «enfants» apprennent dans un environnement virtuel contrôlé où le succès sera récompensé. Les plus performants voient alors leur code génétique mis à disposition pour la reproduction.

Les candidats les plus prometteurs sont transmis à RoboFab pour construire et tester. Le RoboFab consiste en une imprimante 3D (une dans le modèle actuel, trois éventuellement) qui imprime le squelette du robot, avant de le remettre au bras du robot pour y attacher ce que Winfield appelle «les organes». Celles-ci font référence aux roues, aux processeurs, aux capteurs de lumière, aux servomoteurs et à d’autres composants qui ne peuvent pas être facilement imprimés en 3D. Enfin, le bras du robot relie chaque organe au corps principal pour compléter le robot.

Conceptions d'orgue Autonomous Robot EvolutionMatt Hale / Evolution du robot autonome

“Je ne deviendrai pas trop technique, mais il y a un problème avec l’évolution de la simulation que nous appelons l’écart de réalité”, a déclaré Winfield. «Cela signifie que les éléments qui ont évolué exclusivement dans la simulation ne fonctionnent généralement pas très bien lorsque vous essayez de les exécuter dans le monde réel. [The reason for that is] car une simulation est une simplification, c’est une abstraction du monde réel. Vous ne pouvez pas simuler le monde réel avec une fidélité à 100% avec un budget informatique limité. »

Essayez comme vous le pouvez, il est difficile de simuler la dynamique réelle du monde réel. Par exemple, une locomotion qui fonctionne en théorie peut ne pas fonctionner dans une réalité désordonnée. Les capteurs peuvent ne pas fournir le type de lectures nettes disponibles dans la simulation, mais plutôt des approximations floues des informations.

Robot fabriqué AREMatt Hale / Evolution du robot autonome

En combinant à la fois le logiciel et le matériel dans une boucle de rétroaction, les chercheurs de l’ARE pensent qu’ils ont peut-être fait un grand pas en avant pour résoudre ce problème. Au fur et à mesure que les robots physiques voyagent, leurs succès et leurs échecs peuvent être renvoyés au logiciel Ecosystem Manager, garantissant ainsi que la prochaine génération de robots est encore mieux adaptée.

Le risque de réplicateurs par inadvertance

“Le grand espoir est qu’au cours des 12 prochains mois environ, nous serons en mesure d’appuyer sur le bouton de démarrage et de voir tout ce processus s’exécuter automatiquement”, a déclaré Winfield.

Ce ne sera pas dans l’espace, cependant. Au départ, les applications de cette recherche sont plus susceptibles de se concentrer sur des scénarios inhospitaliers sur Terre, tels que l’aide au démantèlement des centrales nucléaires. Hale a déclaré que l’objectif ultime d’un «système entièrement autonome pour faire évoluer des robots effectuant une tâche dans le monde réel est dans plusieurs décennies», bien qu’entre-temps, certains aspects de ce projet – tels que l’utilisation d’algorithmes génétiques pour, selon les termes de Winfield, «Faire évoluer une population hétérogène» de robots – fera des progrès utiles plus près de chez nous.

Matt Hale / Evolution du robot autonome

Dans le cadre du projet, l’équipe prévoit de publier ses travaux de manière open-source, afin que d’autres puissent créer des EvoSpheres s’ils le souhaitent. “Imaginez cela comme une sorte d’équivalent d’un accélérateur de particules, sauf qu’au lieu d’étudier les particules élémentaires, nous étudions la coévolution cerveau-corps et tous ses aspects”, a déclaré Winfield.

Quant à cette chronologie des robots auto-reproducteurs dans l’espace, il est probable que cela soit long après sa retraite. Prévoit-il un moment où nous aurons des colonies de robots spatiaux auto-reproducteurs? Oui, avec des mises en garde. «Le fait que vous envoyez ce système sur une planète avec un approvisionnement limité en électronique, un approvisionnement limité en capteurs, un approvisionnement limité en moteurs signifie que la chose ne peut pas s’enfuir parce que ce sont des ressources limitées», a-t-il déclaré. «Ces ressources diminueront car les pièces tomberont en panne avec le temps, donc dans un sens, vous avez une limite de temps intégrée en raison du fait que tous ces composants finiront par tomber en panne, y compris les RoboFabs eux-mêmes.»

RoboFab en actionMatt Hale / Evolution du robot autonome

Il a tenu à préciser cet «aspect de sécurité» du projet, qui existera vraisemblablement aussi longtemps qu’il ne sera pas possible pour les robots de récolter des matériaux de leur environnement et de les utiliser pour imprimer en 3D des composants d’organes critiques.

«La raison pour laquelle nous préférons l’approche qui a un peu de matériel centralisé est qu’il est facile d’arrêter le processus, il est facile de tuer le processus», a-t-il déclaré. «Ce que nous ne voulons pas, c’est créer par inadvertance des réplicateurs von Neumann. Ce serait une très mauvaise idée.

Recommandations des rédacteurs



Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Main Menu