الانتقاء الطبيعي للروبوتات

أول تطوير للروبوتات القادرة على تصميم وإنشاء روبوتات أخرى

تمارا تروبمان

ولأول مرة، نجح العلماء في إنتاج روبوت تطور من خلال عملية تطورية وخلق روبوتاً آخر، دون تدخل بشري كبير. ومن الممكن أن يؤدي هذا الإنجاز إلى انخفاض كبير في تكاليف تطوير وإنتاج الروبوتات القادرة على أداء مهام بسيطة. من المحتمل أنه في المستقبل البعيد - على الأقل بضعة عقود أخرى - ستكون الروبوتات الأكثر تطوراً قادرة على تلبية تعريف "الحياة الاصطناعية" - ليتم إرسالها إلى الفضاء والتكاثر والتطور وإنشاء ذرية محسنة من نفسها سوف تتكيف مع البيئة الجديدة.

هذا العام، نشأ جدل ساخن في الولايات المتحدة الأمريكية، عندما نشر بيل جوي، أحد كبار العلماء في شركة الكمبيوتر العملاقة "صن"، مقالا في مجلة "وايرد" تحت عنوان "المستقبل لا يحتاج إلينا". وزعم أنه من الممكن أن يتوقف العلماء عن تطوير تكنولوجيا الهندسة الوراثية والحياة الاصطناعية، لأنه في رأيه، قد تؤدي هذه التقنيات في يوم من الأيام إلى وجود مخلوقات قاسية ستتفوق على الإنسان في قدراتها، وتتسبب في انقراضه. ويقول الباحثون الذين طوروا الروبوت، الدكتور هود ليبسون والدكتور جوردان بولاك من جامعة برانديز، إن سيناريو جوي الكئيب بعيد جدًا عن الواقع. وبالأمس، تم نشر تقرير مفصل عن تجاربهم في مجلة "الطبيعة" العلمية.

وعلى الرغم من أن الروبوتات تبدو مثل الألعاب البلاستيكية الصغيرة - والشيء الوحيد الذي يعرفون كيفية القيام به هو المشي - إلا أن الخبراء عرفوها بأنها خطوة مهمة في المجال العلمي الناشئ للحياة الاصطناعية. وكتب الدكتور رودني بروكس، الخبير في مجال الروبوتات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، في تعليق مصاحب للدراسة: "هذه خطوة ضرورية طال انتظارها على الطريق إلى الحلم النهائي للآلات التي تتطور بشكل مستقل".

وفقا للعلماء المشاركين في تطوير الذكاء الاصطناعي والحياة، فإن صناعة الروبوتات التقليدية وصلت إلى طريق مسدود. ويقول الدكتور ليبسون، وهو خريج أمريكي من أصل إسرائيلي في التخنيون: "يقوم الكثير من العاملين في الصناعة ببناء روبوتات متطورة للغاية، لكنهم لا يعرفون كيفية جعلها ذكية". على سبيل المثال، يستشهد بمركبة سوجورنر الفضائية: هذا الروبوت الصغير، أحد أكثر الروبوتات تطورًا على الإطلاق، جاب تربة المريخ قبل ثلاث سنوات وأرسل صورًا إلى الأرض. يضيف الدكتور ليبسون: "لقد عمل الكثير من الناس عليه، لكنه يتمتع بذكاء الصرصور". "هذا مثال ممتاز على أننا نواجه مشكلة صعبة للغاية في تصميم دماغ آلي. من وجهة نظر ميكانيكية، حققنا تقدما كبيرا، ولكن من حيث الذكاء، نحن متخلفون جدا جدا".

وفقا لتخصص الذكاء الاصطناعي، فإن الحياة التي من المفترض أن تقلدها الروبوتات معقدة للغاية، ومن الصعب أن نفترض أن عقودا من الأبحاث البيولوجية ستكون قادرة على فهم ما هو ضروري فعلا للتفكير أو التصرف مثل الإنسان. الفكرة الأساسية هي ببساطة استخدام نفس الأداة التي تم استخدامها لتطوير الحياة - التطور - وتطبيقها على الروبوتات. مبدأ آخر لهذا التخصص هو أنه، على عكس الروبوتات التقليدية، يتم تطوير "دماغ" وجسم الروبوت معًا، كما هو الحال في الطبيعة.

تم تطوير الروبوتات على الكمبيوتر، حيث أرسل الكمبيوتر أنجح الروبوتات إلى آلة خلق قامت ببنائها في الواقع. في الخطوة الأولى، أعطى الباحثون الروبوتات الافتراضية ثلاث وحدات بناء: العصي والعضلات والخلايا العصبية الاصطناعية. يمكن للروبوتات استخدامها بأي طريقة ممكنة، وإطالة وتقصير القضبان، والحصول على المزيد من العضلات والخلايا العصبية والمشابك العصبية التي تربط بينها. لم يكن لدى الروبوتات الافتراضية، وكذلك جميع المخلوقات على وجه الأرض، أي فكرة عن الشكل الذي يجب أن يبدو عليه الروبوت الناجح. لقد تكاثروا للتو، حتى أمرهم الكمبيوتر بالانتقال إلى آلة الإنتاج.

وفي كل مرة يتم إنشاء جيل جديد، تحدث فيه طفرة عشوائية تغيره قليلاً. تشبه هذه العملية العملية التطورية في الطبيعة، حيث تحدث الطفرات بشكل عشوائي وتغير الخصائص المختلفة في الحيوانات أو النباتات. معظم الطفرات ليس لها معنى، لكن بعضها يمنح الكائن الحي قدرًا أكبر من التكيف مع بيئته.

تم تحديد ما يعادل "الانتقاء الطبيعي" في الكمبيوتر وفقًا لسرعة حركة الروبوتات. الروبوتات التي تحركت بشكل أسرع، تكاثرت مرات أكثر، وبالتالي تطورت بشكل أسرع. بعد 300 إلى 600 جيل من التطور الافتراضي، لم يبق سوى أحفاد الروبوتات الأسرع.

في هذه المرحلة، أرسل الكمبيوتر التصميم إلى طابعة ثلاثية الأبعاد قامت بطباعة الروبوت طبقة تلو الأخرى. لذا كان على الباحثين التدخل قليلاً وإضافة محرك للروبوتات. لكن وفقًا للدكتور ليبسون، يتم اليوم تطوير الطابعات التي يمكنها طباعة أكثر من مادة واحدة، وفي النهاية من الممكن أيضًا أن تكون قادرة على إنتاج الدوائر الكهربائية والمحركات الخاصة بالروبوتات.

كرر ليبسون وبولك العملية بأكملها عدة مرات، وفي كل مرة قدم التطور حلاً مختلفًا. وكان أحد الروبوتات على شكل سهم وقام بسحب نفسه، متبعًا شكلًا مشابهًا لشكل السلطعون، وقام روبوت آخر بالانتشار وتقليص أطرافه للمضي قدمًا. لقد فوجئوا باكتشاف أن العملية التطورية العشوائية التي تم فيها إنشاء الروبوتات أدت في بعض الأحيان إلى تطوير روبوتات متناظرة تمامًا - وهي ميزة تسمح بالحركة الفعالة. يقول الدكتور ليبسون: «هذا شيء فاجأنا حقًا، لأننا لم ندرج التناظر كمعيار». "الأشياء المعروفة للمهندسين، والقوانين الأساسية في الهندسة، يتم اكتشافها دون وعي من قبل النظام أيضًا."

والحقيقة المثيرة للاهتمام هي أن مسار تطور الروبوتات الافتراضية تم بطريقة تذكرنا بتطور الحياة البيولوجية. لم يكن تطوير الروبوتات مستمرًا، بل حدث على شكل قفزات، ومع تقدم التطوير، مر وقت أطول بين القفزات.

يقول الدكتور ليبسون إن الحسابات النظرية تظهر أن العملية الحاسمة في التطور - تلك التي تشجع التقدم - هي التعاون والمنافسة. يحاول ليبسون وبولك الآن إنشاء روبوتات يمكنها حتى إنشاء علاقات متبادلة بينهما، وفي النهاية التعاون مع بعضهما البعض.

على موقع المختبر، يمكنك مشاهدة مقاطع فيديو ورسوم متحركة للروبوتات وتنزيل برنامج شاشة التوقف الذي يدير تطور الروبوتات. عنوانه:

http://www.demo.cs.brandeis.edu/pr/golem
{ظهر في صحيفة هآرتس بتاريخ 1/9/2000}
كان موقع المعرفة جزءًا من بوابة IOL التابعة لمجموعة هآرتس خلال الفترة المعنية

كان موقع المعرفة حتى نهاية عام 2002 جزءًا من بوابة IOL التابعة لمجموعة هآرتس