אבולוציה לעומת הנדסה: מדוע רובוטים לא יכולים לדרוס בעלי חיים?

למרות רכיבים בודדים מעולים, רובוטים מפגרים אחרי בעלי חיים בביצועים הכוללים, מה שמצביע על התמקדות עתידית באינטגרציה ובקרה טובים יותר של מערכת ברובוטיקה.

מהנדסי רובוטיקה עבדו במשך עשרות שנים והשקיעו מיליוני דולרים רבים של מחקר בניסיונות ליצור רובוט שיכול ללכת או לרוץ כמו בעל חיים. ועדיין, זה נשאר כך שבעלי חיים רבים מסוגלים להישגים שיהיו בלתי אפשריים עבור רובוטים שקיימים היום.

"גנו יכול לנדוד אלפי קילומטרים על פני שטח קשה, עז הרים יכולה לטפס במעלה צוק תרתי משמע, למצוא דריסת רגל שאפילו לא נראית שם, וג'וקים יכולים לאבד רגל ולא להאט", אומר ד"ר. מקס דונלן, פרופסור במחלקה לפיזיולוגיה ביו-רפואית וקינסיולוגיה של אוניברסיטת סיימון פרייזר. "אין לנו רובוטים שמסוגלים למשהו כמו הסיבולת, הזריזות והחוסן האלה."

השוואה בין רובוטים לבעלי חיים

כדי להבין מדוע, ולכמת כיצד, רובוטים מפגרים מאחורי בעלי חיים, צוות בינתחומי של מדענים ומהנדסים מאוניברסיטאות מחקר מובילות השלים מחקר מפורט של היבטים שונים של הפעלת רובוטים, והשוו אותם למקבילותיהם בבעלי חיים, עבור מאמר שפורסם ב- מדע רובוטיקה. המאמר מגלה שלפי המדדים שהמהנדסים משתמשים בהם, רכיבים ביולוגיים ביצעו ביצועים גרועים באופן מפתיע בהשוואה לחלקים מפוברקים. עם זאת, המקום שבו בעלי חיים מצטיינים הוא באינטגרציה ובשליטה שלהם ברכיבים אלה.

לצד דונלן, הצוות כלל את ד"ר. סם בורדן, פרופסור חבר במחלקה להנדסת חשמל ומחשבים ב- אוניברסיטת וושינגטון; טום ליבי, מהנדס מחקר בכיר, SRI International; קאושיק ג'יארם, פרופסור עוזר במחלקה להנדסת מכונות של פול M ראדי באוניברסיטת קולורדו בולדר; וסימון ספונברג, פרופסור חבר לפיזיקה וביולוגיה במשפחת דאן במכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה.

כל אחד מהחוקרים חקר אחת מחמש "תת-מערכות" שונות המשלבות יחדיו כדי ליצור רובוט פועל – כוח, מסגרת, הפעלה, חישה ובקרה – והשוו אותן עם המקבילות הביולוגיות שלהן. בעבר, מקובל היה כי ביצועים טובים יותר של בעלי חיים ביחס לרובוטים חייבים לנבוע מעליונותם של רכיבים ביולוגיים.

"הדרך שבה הדברים התבררו היא שלמעט חריגים קטנים בלבד, תת-המערכות ההנדסיות עולות על המקבילות הביולוגיות – ולפעמים עלו עליהן באופן קיצוני", אומר ליבי. "אבל גם מה שמאוד מאוד ברור הוא שאם אתה משווה חיות לרובוטים ברמת המערכת כולה, מבחינת תנועה, בעלי חיים הם מדהימים. והרובוטים עדיין לא הצליחו להדביק את הפער".

תובנות לגבי התקדמות הרובוטיקה

באופן אופטימי יותר לתחום הרובוטיקה, החוקרים ציינו כי אם משווים את הזמן הקצר יחסית שהרובוטיקה נאלצה לפתח את הטכנולוגיה שלה לאינספור דורות של בעלי חיים שהתפתחו במשך מיליוני שנים רבות, ההתקדמות הייתה למעשה מהירה להפליא. .

"זה ינוע מהר יותר, כי האבולוציה אינה מכוונת", אומר בורדן. "בעוד שאנחנו יכולים מאוד לתקן איך אנחנו מעצבים רובוטים ולומדים משהו ברובוט אחד ומורידים אותו לכל רובוט אחר, לביולוגיה אין את האפשרות הזו. אז יש דרכים שבהן אנחנו יכולים לנוע הרבה יותר מהר כשאנחנו מהנדסים רובוטים מאשר דרך האבולוציה – אבל לאבולוציה יש התחלה עצומה".

יותר מסתם אתגר הנדסי, רובוטים פועלים יעילים מציעים אינספור שימושים פוטנציאליים. בין אם פותרים אתגרי אספקת 'המייל האחרון' בעולם המיועד לבני אדם שלעתים קרובות קשה לנווט בו עבור רובוטים עם גלגלים, ביצוע חיפושים בסביבות מסוכנות או טיפול בחומרים מסוכנים, ישנם יישומים פוטנציאליים רבים לטכנולוגיה.

כיוונים עתידיים ברובוטיקה

החוקרים מקווים שמחקר זה יעזור לכוון את הפיתוח העתידי בטכנולוגיית הרובוטים, תוך דגש לא על בניית חומרה טובה יותר, אלא בהבנה כיצד לשלב ולשלוט טוב יותר בחומרה קיימת. דונלן מסכם, "ככל שההנדסה לומדת עקרונות אינטגרציה מהביולוגיה, רובוטים פועלים יהפכו ליעילים, זריזים וחסונים כמו עמיתיהם הביולוגיים".