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

Bartosz Bagrowski

2023-01-08
Samolecząca się sztuczna inteligencja, czyli o samonaprawiających się robotach<span class="wtr-time-wrap after-title">Czas czytania: <span class="wtr-time-number">5</span> min </span>

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

Przypisy

  1. Por. H. Bai, Y.S. Kim, R.F. Shepherd, Autonomous Self-healing Optical Sensors for Damage Intelligent Soft-bodied Systems, „Science Advances” 2022, Vol. 8, No. 49, s. 1–10, DOI: 10.1126/sciadv.abq2104 [dostęp 31 XII 2022].
  2. Polimery to substancje chemiczne o znacznej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek nazywanych merami. Do najbardziej znanych przykładów polimerów syntetycznych należą polietylen (materiał, z którego między innymi wytwarzane są folie) złożony z długich łańcuchów cząsteczek etylenu (etenu), a także polipropylen (materiał, z którego między innymi wytwarzane są wykładziny i pojemniki) złożony z długich łańcuchów cząsteczek propylenu. Do najbardziej znanych polimerów naturalnych należą celuloza oraz skrobia, które są zbudowane z długich łańcuchów cząsteczek glukozy, połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi (w celulozie) lub α-glikozydowymi (w skrobi).
  3. Por. Bai, Kim, Shepherd, Autonomous Self-healing Optical Sensors.
  4. Por. B. Bagrowski, Do czego jest zdolna sztuczna inteligencja?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 9 stycznia 2022 [dostęp 31 XII 2022]; B. Bagrowski, Opracowanie sztucznego mózgu coraz bliżej, „W Poszukiwaniu Projektu”, 6 marca 2022 [dostęp 31 XII 2022]; B. Bagrowski, Czy sztuczna inteligencja wymyka się spod kontroli człowieka?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 28 sierpnia 2022 [dostęp 31 XII 2022].
  5. Por. B. Bagrowski, Co mają wspólnego sinice z mikroprocesorami? Czyli o nowym źródle zielonej energii, „W Poszukiwaniu Projektu”, 31 lipca 2022 [dostęp 31 XII 2022]; B. Bagrowski, Pomost pomiędzy sztuczną inteligencją a biologią molekularną, „W Poszukiwaniu Projektu”, 27 listopada 2022 [dostęp 31 XII 2022].
  6. Por. B. Bagrowski, Najnowsze przykłady bioniki, czyli o tym, jak inżynierowie inspirują się przyrodą, „W Poszukiwaniu Projektu”, 26 czerwca 2022 [dostęp 31 XII 2022].

Literatura:

  1. Bagrowski B., Co mają wspólnego sinice z mikroprocesorami? Czyli o nowym źródle zielonej energii, „W Poszukiwaniu Projektu”, 31 lipca 2022 [dostęp 31 XII 2022].
  2. Bagrowski B., Czy sztuczna inteligencja wymyka się spod kontroli człowieka?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 28 sierpnia 2022 [dostęp 31 XII 2022].
  3. Bagrowski B., Do czego jest zdolna sztuczna inteligencja?, „W Poszukiwaniu Projektu”, 9 stycznia 2022 [dostęp 31 XII 2022].
  4. Bagrowski B., Najnowsze przykłady bioniki, czyli o tym, jak inżynierowie inspirują się przyrodą, „W Poszukiwaniu Projektu”, 26 czerwca 2022 [dostęp 31 XII 2022].
  5. Bagrowski B., Opracowanie sztucznego mózgu coraz bliżej, „W Poszukiwaniu Projektu”, 6 marca 2022 [dostęp 31 XII 2022].
  6. Bagrowski B., Pomost pomiędzy sztuczną inteligencją a biologią molekularną, „W Poszukiwaniu Projektu”, 27 listopada 2022 [dostęp 31 XII 2022].
  7. Bai H., Kim Y.S., Shepherd R.F., Autonomous Self-healing Optical Sensors for Damage Intelligent Soft-bodied Systems, „Science Advances” 2022, Vol. 8, No. 49, s. 1–10, DOI: 10.1126/sciadv.abq2104 [dostęp 31 XII 2022].

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *