Zespół połączył koncepcje wykorzystywane zarówno w badaniach z zakresu biologii rozwoju, jak i zasad według których zbudowane są złożone organizmy spotykane w naturze – od ślimaków do słoni. Wynikiem jest zbiór osobliwych wirtualnych stworzeń, które wykształciły zróżnicowane sposoby poruszania się, od pokracznego chodu do galopu.

Dlaczego akurat zdolność poruszania się?

Na pytanie, dlaczego przy swoich badaniach naukowcy postanowili wykorzystać jako kryterium zdolność poruszania się, Nicholas Cheney odpowiada: „Jest to w oczywisty sposób aspekt, w którym algorytmy ewolucyjne odbiegają od biologii. Motorem naturalnej selekcji jest zdolność organizmu do reprodukcji – przetrwają tylko najsilniejsi. Z powodu presji otoczenia, oraz złożonych interakcji zachodzących w środowisku naturalnym, możemy zaobserwować nacisk na tworzenie złożonych cech adaptacyjnych, takich jak na przykład ramiona, nogi, oczy i uszy. My używamy pojedynczego kryterium, które jest miarą ogólnej sprawności organizmu. Pozwala nam to na odcięcie się od bogatych ekosystemów, które bardzo chcielibyśmy umieć symulować, ale w tej chwili jest to poza naszym zasięgiem z powodu ograniczeń obliczeniowych.”

Wyniki badań zespołu wspaniale podsumowuje stworzony przez niego film przedstawiony poniżej:

Znaczenie wyników

Zapytany o znaczenie badań zespołu, Nicholas Cheney odpowiada: „Nasza praca pokazuje, że wprowadzenie miękkich materiałów, naśladujących mięśnie, kości oraz inne tkanki ‑ jako dodatku do założeń zapożyczonych z biologii rozwoju – może sprowokować sztuczną ewolucję do stworzenia istot wykazujących cechy, które naszym zdaniem są niesłychanie naturalne. Ta praca jest kamieniem milowym w ewolucyjnym projektowaniu skomplikowanych robotów, a stworzone przez nas wideo zostało przez niektórych nazwane „najprostszą demonstracją ewolucji, jaką będziesz kiedykolwiek mógł zobaczyć”.

Wykorzystanie komercyjne

Redaktora Portalu, zapewne jak wielu spośród czytelników, zainteresowało możliwe komercyjne zastosowanie badań amerykanów. Oto jakiej odpowiedzi udzielił Nicholas Cheney: „Istnieje ogromny potencjał badań związanych z robotyką ewolucyjną dla zastosowań komercyjnych i inżynierii. W dzisiejszych czasach większość robotów wykonuje swoje zadania w sposób bardzo powtarzalny w kontrolowanych warunkach, takich jak linie montażowe w fabrykach. Widzimy obecnie jak robotyka próbuje wyswobodzić się z tej roli i wykonywać nawet proste zadania, ale w sposób autonomiczny, w bardziej nieprzewidywalnym środowisku – przykładem może być Roomba, robot utrzymujący czystość w domu – jednak do tej pory nie odnotowano większych sukcesów na tym polu. Projektowanie tego typu robotów jest bardzo trudnym zadaniem, jednym z tych, które jako inżynierowie musimy opanować. Jednak naturze udało się stworzyć wiele zwierząt, które świetnie rozwijają się w takich nieprzewidywalnych warunkach. My mamy nadzieję uchwycić najistotniejsze aspekty ewolucji w naszych algorytmach i dzięki temu stworzyć syntetyczne organizmy wykazujące podobne cechy”

Przyszłość badań

Nicholas Cheney przyznał, że nie może doczekać się kontynuacji badań zespołu. „Dzięki ostatnim postępom w druku 3D – kolejna rzecz w której nasze laboratorium jest również na czele – możliwość faktycznego wyprodukowania nowych stworzeń jest uważana obecnie za realną możliwość. Można po nas tego wkrótce oczekiwać. (...)Dodatkowo przygotowywane są projekty, które poszerzają nasze badania o takie aspekty jak bardziej złożone środowiska i ekosystemy, w których ewolucja może mieć miejsce."

red. Tomasz Domagała
Portal Biotechnologia.pl

Źródło:
Cheney N., MacCrudy R., Clune J., Lipson H. (2013) „Unshackling Evolution: Evolving Soft Robots with Multiple Materials and a Powerful Generative Encoding”