Doğal seçilim yoluyla evrilme sürecinin benzerinin robotlarda da işe yarayabileceği araştırmacılar tarafından gözlemlendi. Tasarım yapabilen bir “anne” robot yapılandıran bilimciler, anne robotun kendi "çocuk"larının dizayn ve inşasını yaptıktan sonra onları test ederek, elde ettiği sonuçları bir sonraki neslin performansını yükseltmek için kullanabilmesini sağladı. Tüm bu süreçte anne robotun destek aldığı ne bir bilgisayar simülasyonu ne de herhangi bir insan katkısı olmadığını vurgulayalım.

Cambridge Üniversitesi araştırmacılarının elinden çıkan anne robot, bütünüyle bağımsız olarak çocuklarını yapılandırıp hangisinin en iyisi olduğunu sınayabiliyor. Elde ettiği sonuçlara bakarak hangi özelliklerin tercih edileceğini, hangilerininse elenmesi gerektiğini kararlaştıran anne, bir sonraki nesil çocuklarında işe yarar özellikleri arttırıyor.

Başlangıç komutunun ardından hiçbir dışsal katkı olmadan işleyen anne robot, hareket edebilen bir robot yapılandırma komutunu gerçekleştirmek için içlerinde küçük motorlar bulunan ve sayıları 1 ile 5 arasında değişen plastik küpler kullanarak çocuklarını yaratmış. Beş ayrı deneyin her birinde anne robot 10 nesil çocuk tasarlamış, inşa etmiş ve sınamış. Her nesilde, önceki nesillerden elde ettiği test sonuçlarını kullanarak tasarımlarını iyileştirmiş. PLOS One dergisinde yayımlanan araştırma sonuçlarına göre tercih edilesi özellikleri nesilden nesile aktarırken, işe yaramaz özellikleri kullanmamayı seçmiş. Böylelikle son nesle ait en iyi uyumlanmış bireylerin, verilen bir görevi ilk nesil bireylerden iki kat hızlı bir biçimde gerçekleştirdiği görülmüş.

“Doğal seçilim temelde üreme, değerlendirme, üreme, değerlendirme biçiminde sürer,” diyor Cambridge Üniversitesi Mühendislik Bölümü'ünden ekip lideri Dr. Fumiya Iida. ETH Zürih'ten araştırmacılarla ortaklaşa çalışan Iida şunu ekliyor: “Bu robotun yaptığı şey de özünde aynısı. Türlerin gelişimini ve çeşitlenişini gerçekten de izleyebiliyoruz.”
Her robot çocuk için, 1 ile 5 farklı genin kombinasyonlarından oluşan benzersiz bir “genom” bulunuyor. Bu genom çocuğun çocuğun şekline, yapısına ve motor komutlarına ilişkin tüm bilgiyi içeriyor. Doğada olduğu gibi, robotlarda da evrim “mutasyon” ile gerçekleşiyor. Ya bir genin bileşenlerinde değişiklik oluyor ya da gen eklenmesi-çıkarılması işlemleri ve “çaprazlama” yani farklı bireylerdeki genlerin bir araya getirilmesi ile yapılıyor.

Annenin hangi çocuğun en iyi uyumlanmış olduğunu anlayabilmesi için , her bir çocuğun belirli bir süre içinde başlangıç konumundan ne kadar ilerleyebildiği ölçülüyor. Her nesildeki en başarılı bireylerin yeteneklerini korumaları için bir sonraki nesle değişmeden aktarılmaları sağlanıyor. Daha az başarılı çocuklar ise mutasyona ve çaprazlamaya maruz bırakılıyor.

“Biyolojinin en büyük sorularından biri zekanın nasıl ortaya çıktığı ile ilgili. Bu gizemi çözmek için robotiği kullanıyoruz,” diyor Iida. “Robotların belli görevleri sürekli tekrarladıklarını düşünürüz. Tipik olarak büyük ölçekli üretim için tasarlanırlar ama biz yenilikler geliştirebilen yaratıcı robotlar görmek istiyoruz,” şeklinde devam ediyor.

Doğada organizmalar fiziksel karakteristiklerini zaman içinde çevrelerine uyumlu duruma getirirler. Ancak makine adaptasyonu o şekilde olmuyor. Evrimsel robotik gelişmekte olan bir çalışma alanı ve insanlar işe karışmadan otonom robotların yaratılmasına olanak tanıyor. Araştırmacılar her ne kadar bilgisayar simülasyonları ile milyonlarca olası çözüm sınayabilseler de, sıklıkla (hesaba katılamayan parametrelerin de etkisiyle) gerçeklikle örtüşmeyen sonuçlara ulaşabiliyor.

Yapay evrim konusunda çalışırken kullanılan simülasyonlar kısa sürede binlerce, hatta milyonlarca olasılık sunsa da, kendi olasılıklarını üreten bir robota sahip olmak çok daha başarılı çocuklar üretiyor. Bunun tek dezavantajı ise aldığı zaman. Her bir çocuğun tasarlanıp inşa edildikten sonra sınanması yaklaşık 10 dakika sürüyor. Iida ileride en yüksek düzeyde umut vaad eden adayların ön seçimi için simülasyonlardan yararlanarak, bu süreyi kısaltabileceklerini belirtiyor.

Bu çalışma bize doğadan esinlenilerek robotiğin nasıl geliştirilebileceğini gösteriyor. Aynı işi yapmak için şu anda robotların gereksindiği enerji miktarı, canlılara gerekenden yaklaşık 100 kat fazla. Iida'nın laboratuvarı çekirgelerden esinlenilmiş zıplayan robotlar ve benzeri doğadan ilham alan tasarımlarla dolu. Örneğin, ekibinin geliştirdiği “Sandalyesiz Sandalye” giyilebilir bir cihaz olup, kullanıcının diz eklemlerini kilitleyerek, sandalyeye ihtiyaç duymadan herhangi bir yere “oturmasını” sağlıyor. Bizim gibi görünen, davranan ve düşünen robotlar yapabilmek için önümüzde aşılması gereken uzun bir yol olduğunu vurgulayan Iida, çalışmalarının biyolojik bazı bakış açılarının mühendislikte kullanılmasına yardım olabileceğini umuyor.

 

---

Referans: "Morphological Evolution of Physical Robots through Model-Free Phenotype Development" PLOS One (2015). DOI: 10.1371/journal.pone.0128444

Kaynak: Phys.org, "On the origin of (robot) species"
< http://phys.org/news/2015-08-robot-species.html >

---