Скрытые препятствия: почему роботы до сих пор не могут обогнать животных

Несмотря на значительные успехи в области робототехники и искусственного интеллекта, современные роботы все еще не могут соперничать в скорости с самыми быстрыми животными. К такому выводу пришли ученые, проанализировав более ста исследований и сравнив роботов с животными по таким параметрам, как мощность, конструкция, актуация, сенсорика и управление.

Главная проблема заключается не в отдельных компонентах роботов, а в том, как эти элементы интегрируются между собой. «На системном уровне роботы не так хороши, как могли бы быть,» - говорит механический инженер Каушик Джаярам из Университета Колорадо в Боулдере.

Один из примеров, приведенных Джаярамом, — это робот, вдохновленный тараканами, разработанный в 2020 году. Он быстро передвигается вперед и назад, но испытывает трудности при смене направления или движении по неровной поверхности. Такие компромиссы в дизайне могут быть как недостатком, так и преимуществом, когда различные процессы взаимодействуют между собой способами, которые сложно предугадать.

Исследователи также отметили, что даже самые маленькие насекомые превосходят большинство роботов в способности воспринимать окружающую среду и адаптировать свое поведение. В то время как моторы и батареи могут превзойти ткани и мышцы по отдельным характеристикам, у животных мощность и сенсорика объединены на уровне отдельных клеток.

«Животные в каком-то смысле являются воплощением этого идеального принципа дизайна — системы, которая функционирует очень хорошо в целом,» - добавляет Джаярам. По его словам, природа является неоценимым учителем.

Основная цель данного исследования — вдохновить инженеров на создание более гибких и маневренных роботов, способных адаптироваться к различным условиям передвижения. Ученые предлагают сосредоточиться на разработке «функциональных подразделений», в которых различные элементы будут комбинироваться так же, как в клетках животных.

Джаярам признает, что, несмотря на более чем 200 лет интенсивной инженерной деятельности и достижения в космической отрасли, создание роботов, превосходящих биологические системы в естественных условиях, остается нерешенной задачей. Исследование опубликовано в журнале Science Robotics .