विकास एक यात्रा है। एक तरफ, यह एक सरल तंत्र प्रतीत होता है - ऐसे व्यक्ति जो पर्यावरण के लिए बेहतर रूप से अनुकूलित होते हैं, वे अधिक बच्चों को जन्म देते हैं, और कम अनुकूलित इतना प्रजनन नहीं करते हैं, और उनके जीन को फ़िल्टर किया जाता है। दूसरी ओर, वह जीवों की एक अद्भुत सरणी उत्पन्न करने में सक्षम थी। कुछ जानवर पंखों वाले पंखों के साथ उड़ते हैं, अन्य झिल्ली वाले अंगुलियों के बीच फैले होते हैं। कुछ दो पैरों पर चलते हैं, दूसरे चार पर। और सभी अपने-अपने तरीके से अपने परिवेश के अनुकूल हो गए।
विकास शक्तिशाली है, और रोबोटिक्स विशेषज्ञ प्रेरणा के लिए आज इस शक्ति की ओर रुख कर रहे हैं। ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिकों द्वारा एक नया वैचारिक अध्ययन यह पता लगा रहा है कि कैसे विकासवादी एल्गोरिदम कुछ सतहों पर चलने के लिए अनुकूलित रोबोटों के लिए पैर फैला सकते हैं। परिणाम तार्किक, प्रतिसादात्मक और अजीब दोनों थे - और चलने की मशीन बनाने के लिए एक नए तरीके से संकेत भी दिया।
शोधकर्ताओं ने डिजिटल पैरों के 20 यादृच्छिक रूपों के साथ शुरू किया, एक निश्चित आकार तक सीमित (हमें बुरे सपने से तीन मीटर पैर की आवश्यकता नहीं है)। प्रत्येक सर्किट
बेजियर घटता के रूप में जाने वाले तत्वों पर आधारित
है । ऑस्ट्रेलियन पब्लिक ऑर्गेनाइज़ेशन फ़ॉर साइंटिफिक एंड इंडस्ट्रियल रिसर्च के शोधकर्ता डेविड हॉवर्ड कहते हैं, "बेज़ियर वक्र को माइक्रोसॉफ्ट पेंट में देखा जा सकता है, जहाँ आप कई नियंत्रण बिंदुओं के लिए एक वक्र को परिभाषित करते हैं। सिस्टम इन वक्र्स को तीन-आयामी पिक्सेल -
वॉक्सल्स के ग्रिड पर प्रोजेक्ट करता है। "उस बिंदु पर जहां वक्र स्वर के साथ प्रतिच्छेद करता है, हम अपनी सामग्री डालते हैं," हॉवर्ड कहते हैं। "बाकी सब खाली है।" नतीजतन, प्रत्येक सर्किट अद्वितीय हो जाता है।
सिमुलेशन तीन अलग-अलग सतहों पर चलने के लिए परिणामी पैर की फिटनेस का अध्ययन करता है: ठोस मिट्टी, बजरी और पानी। बस, प्राकृतिक दृष्टि या छलावरण जैसे गुणों को चुनने के बजाय, जैसा कि प्राकृतिक चयन के दौरान होता है, सिस्टम उस टोक़ के लिए योजनाओं का चयन करता है जो किसी दिए गए सतह पर चलते समय एक निश्चित लंबाई के पैर को घुमाने के लिए मोटर विकसित करना होगा। दूसरे शब्दों में, एक अच्छा पैर एक ऊर्जा-कुशल पैर है। कम सामग्री की आवश्यकता वाले पैरों के लिए बोनस भी दिया गया।
हॉवर्ड कहती हैं, "बजरी की सतह जिस पर पैर जाता है, हम प्रत्येक कंकड़ पर काम करने वाली ताकतों की गणना करते हैं।" "यह हमें एक बहुत सटीक विचार देता है कि पर्यावरण में पैर क्या करता है।" यही बात पानी और ठोस मिट्टी के साथ भी होती है।
फिर शोधकर्ताओं ने 20 मूल पैरों को लिया और उन्हें उन लोगों के साथ जोड़ा, जिन्होंने खुद को सबसे अच्छा दिखाया। उन्होंने बेटी के पैर बनाने के लिए सबसे अनुकूल पैरों को चुना, माता-पिता की तरह थोड़ा सा। हॉवर्ड कहते हैं, "हम इसे बार-बार करते हैं।" एक हजार पीढ़ियों के लिए। परिणामस्वरूप, आधी आबादी, जिसने सबसे खराब परिणाम दिखाए, गायब हो गई, क्योंकि पर्यावरणीय कारकों के प्रभाव में जानवर प्रकृति में गायब हो जाते हैं। "और फिर हम पर्यावरण के लिए स्वचालित अनुकूलन लागू करते हैं।"
ऊपर की छवि में, पहली पंक्ति में पैर हैं, जो एल्गोरिथ्म एक कठिन सतह पर चलने के लिए सबसे प्रभावी माना जाता है। मध्य पंक्ति को बजरी के लिए पसंद किया जाता है, पानी के लिए नीचे।
कठोर जमीन पर चलने के लिए ब्लेड जैसे पैर तार्किक विकल्प हैं। चूंकि यह कठिन है, संकीर्ण पैर के माध्यम से नहीं गिरेंगे। "तो बजरी के लिए पैर मोटे होते हैं, उन्हें व्यापक पैरों के निशान की आवश्यकता होती है," हॉवर्ड ने कहा। वे पैरों को बजरी पर चलने में मदद करते हैं, स्नोशो की तरह गिरने से नहीं।
मोटे पैर पानी के लिए अनुकूलित? यह अभी भी एक रहस्य है। हॉवर्ड ने कहा, "पानी के साथ कुछ अजीब हुआ, हमें उम्मीद थी कि ब्लेड की तरह दिखने वाली कुछ चीज़ों की उम्मीद होगी।" यह उन्हें पानी के माध्यम से कटौती करने की अनुमति देगा। आप सभी प्रारंभिक कार्यों को देखते हुए, सिस्टम से पतले अंगों की अपेक्षा कर सकते हैं। “लेकिन संकीर्ण पैर काम नहीं करते थे। हम अभी तक निश्चित नहीं हैं।
इसके अलावा काफी अजीब कुछ प्रोट्रूशियंस थे, विशेष रूप से मिट्टी के लिए इरादा पैरों पर। "हम इस सिद्धांत को पसंद करते हैं कि उनका अपना लक्ष्य है," हॉवर्ड कहते हैं। लेकिन वास्तव में, जब वोक्सिल जाली पर बेजियर वक्र को चिह्नित करते हैं, तो इसका हिस्सा, जो बेकार लगता है, वास्तव में एक बहुत बड़े वक्र का हिस्सा है जो पैर के अंदर संरचना प्रदान करता है। " प्रोट्रूशियंस क्रूर दिखते हैं, लेकिन वास्तव में, वे सिर्फ कलाकृतियां हैं जो मदद नहीं करती हैं, लेकिन पैरों के साथ हस्तक्षेप भी नहीं करती हैं। हॉवर्ड और सहकर्मियों ने प्रणाली को बदल दिया ताकि यह उन्हें पहचाने और उन्हें स्वचालित रूप से हटा दे।
शोधकर्ताओं ने इन पैरों को एक 3 डी प्रिंटर पर मुद्रित किया, और उन्हें छह-पैर वाले रोबोट से जोड़ा। अब वे मनुष्यों द्वारा डिज़ाइन किए गए पैरों की तुलना में एक वास्तविक सतह पर अपनी प्रभावशीलता का परीक्षण करने की योजना बनाते हैं। टीम ने पहले ही सिम्युलेटर में ऐसे पैरों के उदाहरण लोड किए हैं, और यह पता चला है कि "विकासवाद" के परिणामस्वरूप प्राप्त पैर कभी भी बदतर नहीं होते हैं, और कभी-कभी बेहतर, कृत्रिम होते हैं।
आपको रोबोट के विकास के अनुकरण पर प्रयास करने की आवश्यकता क्यों है? उदाहरण के लिए, आप रोबोट को एक निश्चित सतह पर जाने के लिए एक संकीर्ण विशेषज्ञता दे सकते हैं, और व्यापक उपयोग के पैरों पर आधारित नहीं हो सकते। सैद्धांतिक रूप से, यह रोबोट को कुछ स्थितियों में बेहतर सामना करने की अनुमति देगा, उदाहरण के लिए, जब रेत के टीलों पर काबू पाने।
"अगर आप एक अलग वातावरण में रोबोट का उपयोग करना चाहते हैं, तो आप बस एल्गोरिथ्म को फिर से शुरू कर सकते हैं," ओनेस नेगार्ड का कहना है, जो ओस्लो विश्वविद्यालय में रोबोट के विकास के प्रभाव के तहत आकार-परिवर्तन का अध्ययन करता है, और इस काम में भाग नहीं लिया। "यदि आपने एक विशेष उद्देश्य के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन की गई प्रणाली विकसित की है, तो डिज़ाइन के बाद के चरणों में, यह पहले से ही असंभव हो सकता है।"
निगार्ड प्रणाली, एक चार-पैर वाला रोबोट जिसमें दूरबीन के पैर होते हैं, चलते-फिरते विकसित होता है। परीक्षण और त्रुटि से - अर्थात, अक्सर गिर रहा है - वह चलना सीखता है, उदाहरण के लिए, एक बर्फीले सतह, जो गुरुत्वाकर्षण के अपने केंद्र को कम करने के लिए अपने पैरों को छोटा करता है। घर के अंदर, वह उन्हें लंबी लंबाई बढ़ाने और आंदोलन की दक्षता बढ़ाने के लिए लंबा कर सकता है। इन दो प्रौद्योगिकियों को संयोजित करना संभव हो सकता है: एक उपयुक्त पैर डिजाइन विकसित करने के लिए सिमुलेशन का उपयोग करें, और फिर इसे एक वास्तविक मशीन में बदल दें जो बदल सकती है।
और अगर विकास अच्छी तरह से करने में सफल होता है, तो यह आश्चर्यजनक है। हावर्ड कहते हैं, "विकास विकल्पों की एक विस्तृत श्रृंखला में जवाब चाहता है।" "वह परवाह नहीं करता है कि परिणामी चीज कैसी दिखती है।" वह पूरी तरह से नकली लग सकता है, न कि एक मानव इंजीनियर ने सोचा होगा। लेकिन अगर यह काम करता है, तो कुछ भी मायने नहीं रखता है। ”