Samolecząca się sztuczna inteligencja, czyli o samonaprawiających się robotachCzas czytania: 5 min

Wieści ze świata nauki to cykl tekstów skupiających się na najnowszych doniesieniach naukowo-badawczych z różnorodnych dziedzin. W tekstach tych omawiane są bieżące artykuły publikowane w prestiżowych czasopismach naukowych, a także ich znaczenie dla stanu współczesnej wiedzy. Powszechnie znana jest sentencja autorstwa Newtona, zgodnie z którą to, „co my wiemy, to tylko kropelka. Czego nie wiemy, to cały ocean.” Celem tekstów publikowanych w tym dziale jest przybliżenie czytelnikom właśnie tych kropelek.

W grudniu 2022 roku na łamach „Science” ukazał się artykuł zatytułowany Autonomous Self-healing Optical Sensors for Damage Intelligent Soft-bodied Systems [Autonomiczne samonaprawiające się czujniki optyczne do wykrywania uszkodzeń inteligentnych systemów zbudowanych z delikatnych tkanek]¹. Autorzy starają się połączyć aktualną wiedzę na temat sztucznej inteligencji z odkryciami z dziedziny materiałoznawstwa. Stworzyli więc prototypowego, czworonożnego robota. Jest on zbudowany z polimeru², dlatego posiada zdolność samonaprawy.

Robot skonstruowany z elastomeru poliuretanowo-mocznikowego, czyli polimeru, posiada właściwość samonaprawy, czyli odbudowywania uszkodzonych struktur. W miejscu przerwania polimeru – gdzie pozostają aktywne końce, które mogą być uzupełnione określonymi chemicznymi grupami funkcyjnymi – przyłączają się specjalne grupy funkcyjne, których jedynym zadaniem jest indukowanie reakcji polimeryzacji pomiędzy merami, wskutek czego następuje ponowne połączenie oddzielonych fragmentów polimeru. Jeśli więc dany polimer zostanie naderwany lub przecięty, to końcówki, które powstaną, będą dążyć do ponownego połączenia. W ten sposób elastomer poliuretanowo-mocznikowy staje się materiałem nie tyle odpornym na zniszczenia, co potrafiącym usuwać skutki zniszczeń i szybko się regenerować.

W omawianym artykule zaprezentowano przykład, w którym ze wspomnianego polimeru zbudowano światłowód oraz opartego na działaniu światłowodu czworonożnego robota. Konstrukcja ta jest wyposażona w znajdujące się na końcach nóg czujniki. Mają one za zadanie wykrywać wszelkie osłabienia sygnałów mogące świadczyć o uszkodzeniu lub zniszczeniu światłowodu. Kiedy czujniki zidentyfikują taką sytuację, robot analizuje zniszczenie, unieruchamia daną nogę, aby mogły się w niej dokonać procesy naprawcze, a następnie wraca do wcześniejszej aktywności. Czworonóg dynamicznie też dostosowuje swój sposób chodzenia do odniesionych obrażeń, co można porównać na przykład do chromania – robot „kuleje”, kiedy jedna z nóg jest uszkodzona.

Choć technologia samoregenerujących się polimerów nie jest nowa, to jednak umiejętne połączenie jej z dziedziną sztucznej inteligencji sprawia, że mamy do czynienia z kolejnym ważnym krokiem w kierunku rozwoju autonomicznych urządzeń. Autorzy zauważają, że opracowana przez nich technologia umożliwia inteligentnym robotom dynamiczne wykrywanie uszkodzeń, naprawianie ich oraz kontrolę swojego działania. Badacze podkreślają, że opracowany przez nich polimer jest odporny na przebicia, a autonaprawa może się odbywać w temperaturze pokojowej oraz bez ingerencji z zewnątrz, co sprawia, że technologia ta staje się relatywnie uniwersalna. Są to niezaprzeczalne atuty tego materiału. Według autorów robot po ekstremalnym uszkodzeniu (sześć skaleczeń na jednej nodze) potrafił je wykryć oraz naprawić w ciągu zaledwie minuty, dostosowując przy tym swoją motorykę adekwatnie do uszkodzenia³. A to już znaczące świadectwo użyteczności omawianej technologii.

Dziedzina nauki i technologii zajmująca się sztuczną inteligencją nieustannie się rozwija. Wciąż powstające kolejne supernowoczesne technologie pozwalają na opracowywanie nowych algorytmów, a nawet prowadzą do stworzenia sztucznego mózgu⁴. Znane są także coraz liczniejsze przykłady tworzenia pomostu pomiędzy biologią a technologią⁵. Omawiane odkrycie stanowi kolejny ważny krok w kierunku rozwoju nauki i technologii zajmującej się sztuczną inteligencją, uzupełniając ją nie tylko o mechanizmy sztucznej kontroli motorycznej, ale także o materiały pozwalające na autoregenerację, dzięki czemu autonomiczne urządzenia mogą nie wymagać serwisowania z powodu niektórych uszkodzeń. Zachowania adaptacyjne następujące wskutek skaleczenia, którymi cechował się czworonożny robot, mogą też stanowić świadectwo inspirowania się robotyki światem przyrody. Wpisuje się to również w dziedzinę, jaką jest bionika⁶.

To kolejne interesujące potwierdzenie pokazujące, jak wiele można osiągnąć dzięki interdyscyplinarnemu podejściu.

Bartosz Bagrowski

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ikonka cyklu: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 8.1.2023

Literatura: