进化是一段旅程。 一方面，这似乎是一个简单的机制-更好地适应环境的个体会生出更多的孩子，而适应性较差的个体不会繁殖那么多，其基因就会被滤除。 另一方面，她能够产生出惊人的生物体。 有些动物用羽毛翅膀展翅飞翔，另一些动物的手指间伸展着膜。 有些人用两条腿跑，另一些人用四腿跑。 并以自己的方式适应周围环境。
进化是强大的，如今，机器人专家正在寻求这种强大的灵感。 澳大利亚科学家进行的一项新的概念研究正在探索进化算法如何为适于在特定表面上行走的机器人产生腿部。 结果既合乎逻辑，违反直觉又怪异-并暗示了一种制造步行机器的新方法。
研究人员从20种随机形式的数字腿开始，受某种尺寸的限制（我们不需要噩梦般的三米长腿）。 每个电路均基于称为
贝塞尔曲线的元素。 “在Microsoft Paint中可以看到Bezier曲线，您可以在其中为多个控制点定义一条曲线，只有我们可以在三个维度上使用它们，”澳大利亚科学和工业研究公共组织的研究员David Howard说。 系统将这些曲线投影到三维像素-
体素的网格上。 霍华德补充说：“在曲线与体素相交的点处，我们放置了材料。” “其他所有东西都是空的。” 结果，每个电路变得唯一。
仿真研究了所得腿在三种不同表面上行走的适合性：固体土壤，砾石和水。 简而言之，系统不会选择自然选择过程中出现的诸如良好视觉或伪装之类的属性，而是针对在给定的表面上行走时为旋转一定长度的腿而必须产生的扭矩选择方案。 换句话说，好的腿就是节能腿。 还为需要更少材料的腿提供了奖金。
霍华德说：“对于脚所走的砾石表面，我们计算了作用在每个卵石上的力。” “它为我们提供了脚在环境中的作用的非常精确的概念。” 水和固体土壤也会发生同样的情况。
然后，研究人员采用了20条原始腿，并将它们与表现出最佳状态的腿结合在一起。 他们选择了最合适的腿来创建女儿的腿，有点像父母的腿。 “我们只是一遍又一遍地做，”霍华德说。 一千代。 结果，由于环境因素的影响，自然界中的动物消失了，结果最差的人口中有一半消失了。 “然后我们对环境进行自动适应。”
在上图中，第一行是腿，该算法被认为对于在坚硬的表面上行走最有效。 砾石优选中间排，水优选底排。
刀刃状的腿是在坚硬的地面上行走的合理选择。 由于坚硬，狭窄的腿不会掉下来。 霍华德说：“因此，碎石的腿较粗，需要的脚印也更宽。” 它们帮助腿部在砾石上行走，而不会像雪鞋一样掉下来。
粗腿适合喝水吗？ 这仍然是一个谜。 霍华德说：“水发生了奇怪的事情，我们期待着像刀片一样的东西，就像在坚硬的表面上行走一样。” 这将使他们能够流水。 考虑到所有初始任务，您还可以期望系统中的肢体更薄。 “但是窄腿没有用。 我们还不确定为什么。”
同样有些奇怪的是一些突起，尤其是在准备用于土壤的腿上。 “我们喜欢他们有自己的目标的理论，”霍华德说。 但是实际上，当在体素晶格上标记Bezier曲线时，它似乎没有用的部分实际上是提供腿内结构的更大曲线的一部分。” 这些突起看起来很残酷，但实际上，它们只是无用的物件，也不会干扰腿部。 霍华德及其同事对系统进行了调整，以使其能够识别并自动删除它们。
研究人员在3D打印机上打印了这些腿，并将它们连接到六足机器人上。 现在，他们计划与人类设计的腿相比，在真实表面上测试其有效性。 该团队已经将此类支腿的示例加载到模拟器中，事实证明，由于“进化”而获得的支腿并没有恶化，有时甚至是更好的人工支腿。
为什么您需要花很多精力来模拟机器人的发展？ 例如，您可以为机器人提供狭义的专业知识，使其可以在某个表面上移动，而不必基于广泛使用的支腿。 从理论上讲，这将使机器人在某些情况下（例如，克服沙丘）更好地应对。
“如果要在不同的环境中使用机器人，则只需重启算法即可。”在奥斯陆大学（University of Oslo）机器人的发展影响下研究变形的Tonnes Nigaard说，他没有参加这项工作。 “如果您开发了专门为特定目的设计的系统，那么在设计的后期阶段，这可能已经不可能。”
Nigaard系统是具有伸缩腿的四足机器人，可以随时随地发展。 通过反复试验-通常是跌倒-他学会了在冰冷的表面上行走，从而缩短了双腿以降低重心。 在室内，他可以加长脚步以增加步幅，并提高运动效率。 可以将这两种技术结合起来：使用仿真来开发合适的脚部设计，然后将其构建到可以改变的真实机器中。
如果进化成功地做好了，那就太令人惊讶了。 霍华德说：“进化论在更广泛的选择中寻找答案。” “她不在乎结果看起来如何。” 她看起来可能完全违反直觉，不像人类工程师那样想。 但是，如果一切正常，别无所求。”