چرا ربات‌های انسان‌نما هنوز نمی‌توانند مانند انسان حرکت کنند؟

فرارو-ربات‌های انسان‌نما روزبه‌روز پیشرفته‌تر می شوند؛ از اجرای حرکات پیچیده توسط Atlas شرکت Boston Dynamics گرفته تا نمونه‌های اخیر Figure که مشغول انجام کارهای خانگی مانند بارگیری لباسشویی است. به نظر می‌رسد انقلاب رباتیک نزدیک است و حالا همه چیز به پیشرفت هوش مصنوعی بستگی دارد.

به گزارش فرارو به نقل از  ساینس الرت،  اما بازیگران بزرگ صنعت می‌دانند مشکل جدی‌تری وجود دارد. سونی در آخرین فراخوان تحقیقاتی خود به چالشی کلیدی که مانع کارآمدی ربات‌هایش می‌شود، پرداخته است.

سونی می‌گوید ربات‌های انسان‌نما و حیوان‌نمای کنونی مفاصل محدودی دارند و این موضوع باعث می‌شود حرکات آن‌ها با موجودات واقعی هماهنگی نداشته باشد. سونی برای حل این مشکل به دنبال ساخت سازه های انعطاف پذیر است؛ بدن هایی هوشمند که امکان حرکت طبیعی و پویا را فراهم می‌کنند.

مشکل اصلی: بدن غیرطبیعی

بیشتر ربات های انسان نما براساس یک سیستم نرم‌افزاری مرکزی طراحی شده‌اند؛ این رویکرد «مغز محور» باعث می‌شود ربات‌ها بدنی فیزیکی و غیرطبیعی داشته باشند. یک ورزشکار به لطف هماهنگی مفاصل انعطاف‌پذیر، ستون فقرات منعطف و تاندون‌های فنری می تواند بخوبی حرکت کند، اما ربات‌های انسان‌نما از قطعات فلزی و موتورها ساخته شده‌اند و مفاصل آن‌ها چنین آزادی حرکتی ندارند.

ربات‌ها برای کنترل وزن و تعادل بدن باید در هر ثانیه میلیون‌ها اصلاح کوچک انجام دهند و انرژی زیادی مصرف کنند. به همین خاطر، حتی پیشرفته‌ترین ربات ها هم تنها چند ساعت می‌توانند بدون توقف کار کنند.

برای نمونه، ربات Optimus تسلا برای یک قدم ساده حدود ۵۰۰ وات انرژی در ثانیه مصرف می‌کند، در حالی که یک انسان برای پیاده‌روی سریع به حدود 30 وات انرژی نیاز دارد. بدین ترتیب، برای انجام همان کار ساده، ربات تقریبا ۴۵ درصد انرژی بیشتری نسبت به انسان مصرف می‌کند.

بازدهی نزولی با پیشرفت نرم‌افزار

ربات‌ها به مغزهای قدرتمند و محرک‌های پیچیده نیاز دارند که باعث سنگینی و مصرف بالای انرژی می‌شوند. با وجود پیشرفت‌های چشمگیر در هوش مصنوعی، بازدهی کلی کاهش یافته است.

نمونه بارز این موضوع، ربات Optimus تسلا است که می‌تواند یک تی‌شرت را تا کند. این نمایش در واقع ضعف فیزیکی ربات را نشان می دهد. انسان بدون نگاه کردن و تنها با حس لامسه می‌تواند لباس را جمع کند، اما ربات دست‌های سفت و حسگر محدودی دارد و باید هر حرکت کوچک را با کمک بینایی و مغز هوشمند خود برنامه‌ریزی کند.

حتی ربات پیشرفته Atlas شرکت Boston Dynamics نیز نمی تواند روی سطوح لغزنده مانند سنگ‌های مرطوب با اطمینان قدم بردارد یا از میان شاخه‌های متراکم عبور کند؛ چرا که بدنش قادر به انطباق طبیعی با محیط نیست.

سوال اینجاست که چرا شرکت‌های پیشرو رباتیک به جای تغییر بنیادی در طراحی بدنه‌ها، بیشتر روی نرم‌افزار و هوش مصنوعی کار می‌کنند؟

شرکت‌های پیشرو در رباتیک در اصل شرکت‌های نرم افزاری و هوش مصنوعی هستند که زنجیره تامین آنها برای تولید موتورهای دقیق، حسگرها و پردازنده‌ها بهینه شده است. طراحی و ساخت بدنه‌های فیزیکی هوشمند نیازمند زیست‌فناوری و مواد پیشرفته است که هنوز در مقیاس صنعتی به بلوغ نرسیده‌اند.

چشمگیر بودن سخت‌افزار ربات باعث می‌شود تصور کنیم به‌روزرسانی نرم‌افزار می‌تواند همه مشکلات باقی‌مانده را رفع کند، بدون اینکه نیاز به بازطراحی بدنه و تغییر زنجیره تامین باشد.

هوش مکانیکی؛ کلید حل مشکل

این چالش محور تحقیقات حوزه «هوش مکانیکی» (Mechanical Intelligence – MI) است. در طبیعت، میلیون‌ها سال بدن‌های هوشمند تکامل یافته‌اند که بدون مغز می‌توانند محاسبات پیچیده‌ای انجام دهند؛ به این پدیده «محاسبات مورفولوژیکی» گفته می‌شود. برای مثال، فلس‌های کاج با تغییر رطوبت باز و بسته می‌شوند، تاندون‌های پا در خرگوش انرژی زمین را جذب و آزاد می‌کنند و دست های انسان بافت نرمی دارد که اشیا را به‌طور خودکار می‌گیرد و اصطکاک مناسب ایجاد می‌کند.

اگر این اصول در رباتی مانند Optimus اعمال شود، ربات می‌تواند اشیا را با انرژی و نیروی بسیار کمتر نگه دارد. هوش مکانیکی یعنی طراحی بدنه ربات به‌گونه‌ای که به‌طور خودکار با محیط سازگار شود و انرژی کمتری مصرف کند، بدون نیاز به حسگر یا پردازنده اضافی.

راه حل: ترکیب هوش مکانیکی با هوش مصنوعی

راه حل این مشکل طراحی ربات‌های انسان‌نما بر اساس فلسفه هوش مکانیکی است. وقتی بدن ربات هوشمندانه طراحی شود، مغز هوش مصنوعی می‌تواند روی استراتژی، یادگیری و تعامل با جهان تمرکز کند.

تحقیقات نشان می دهند ربات‌هایی که پاهای فنری شبیه تاندون‌های یوزپلنگ دارند، می توانند به طرز شگفت آوری بدوند. محققان نیز در حال توسعه مفاصل هیبریدی هستند؛ مفاصلی که دقت و قدرت مفصل سفت را با انعطاف و جذب شوک در مفصل نرم ترکیب می‌کنند و امکان حرکت پیچیده و طبیعی انسانی را فراهم می‌کنند.

آینده رباتیک بر ترکیب هوشمندانه سخت‌افزار و نرم‌افزار استوار است. با استفاده از هوش مکانیکی، ربات‌ها می‌توانند با محیط واقعی سازگار شوند.