Bacaklı Metamakine: Modüler Robotik Yeni Bir Evrim İçin Evrimsel Tasarımla Doğaya Yolculuk

Northwestern Üniversitesi mühendisleri, birbirine bağlanabilen bağımsız modüllerden oluşan ve zorlu davranışlarıyla öne çıkan bir robot ailesi geliştirdi. Bu bacaklı metamakine sınıfı, kendi kendine hareket edebilen ve gerektiğinde parçalarıyla bile işlevselliğini sürdüren modüllerle donatıldı.

Her bir modül, kendi içinde bir devre kartı, enerji kaynağı ve motor barındırarak bağımsız bir robot olarak çalışabilir. Tek başına yuvarlanabilir veya zıplayabilir; ancak gerçek güç, modüllerin bir araya geldiğinde ortaya çıkan bütünleşik hareket potansiyelinden doğuyor. Sistemin temel yapı taşı yaklaşık yarım metre uzunlukta uzuvlar olarak tasarlandı; bu uzuvlar iki çubuktan oluşan segmentleri ve merkezi bir bağlantı noktasıyla bir araya gelir.

Araştırmanın başyazarı Sam Kriegman’a göre, cihazların merkezinde adeta bir yaşam sistemi işlevi görüyor: içinde bulunan devre kartı, batarya ve motor bir arada hem sinir sistemi hem de metabolizma işlevlerini yerine getiriyor. Modüller mekanik olarak basit görünebilir; yalnızca tek eksende dönmeye olanak tanırlar. Ancak bu sınırlılık onları beklenmedik derecede çevik ve zeki kılar.

Araştırma ekibi, en verimli hareket biçimlerini bulmak için evrimsel bir algoritma uyguladı. Bu Darwinci simülasyon, mutasyon ve seçim süreçleriyle çalıştı ve yapay zekanın ürettiği tasarımlar olağan üstü farklı ve kimi zaman uzaylısı andıran gövdelere dönüştü. Bu tasarımlar, doğadaki hareketleri taklit edebiliyor ve zaman içinde hareket tarzlarını çeşitlendiriyorlar.

Modülerlik, bu robotların en dikkat çekici yönlerinden biri olarak öne çıkıyor: ağır hasarlar aldığında dahi parçalar arasında yeniden yapılandırma ve devam eden hareket yeteneği sürüyor. Örneğin bir bacak koparsa ana gövde yeni bir yürüyüş stilini benimseyebilir ve kopan parça pasifleşmek yerine bağımsız bir hareket üssü olarak görevine devam edebilir; gerektiğinde ana yapıya yeniden katılabilir. Kriegman, bu tasarımların bilgisayar ortamında evrilip fiziksel olarak hayata geçtiği ilk örneklerden biri olduğunu vurguluyor. Robotlar, montaj sonrası adeta yere inip hızla hareket etmeye başlıyorlar; devreler yer değiştirebilip kendi üzerinde yönlendirme yapabiliyor ve her modül bağımsız bir ajan gibi davranabiliyor.

Ekip, yapay zekânın tasarladığı bu robotların gerçek hayatta işlevselliğini test etmek amacıyla üç, dört ve beş bacaklı fiziksel prototipler üretti. Bu prototipler, kum ve köklerle kaplı zeminler gibi farklı yüzeylerde yürütülerek açık alanlarda test edildi.