فرارو-ربات های انسان نما روزبه روز پیشرفته تر می شوند؛ از اجرای حرکات پیچیده توسط Atlas شرکت Boston Dynamics گرفته تا نمونه های اخیر Figure که مشغول انجام کارهای خانگی مانند بارگیری لباسشویی است. به نظر می رسد انقلاب رباتیک نزدیک است و حالا همه چیز به پیشرفت هوش مصنوعی بستگی دارد.

به نقل از ساینس الرت، اما بازیگران بزرگ صنعت می دانند مشکل جدی تری وجود دارد. سونی در آخرین فراخوان تحقیقاتی خود به چالشی کلیدی که مانع کارآمدی ربات هایش می شود، پرداخته است.

سونی می گوید ربات های انسان نما و حیوان نمای کنونی مفاصل محدودی دارند و این موضوع باعث می شود حرکات آن ها 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 می کنند.

بیشتر ربات های انسان نما براساس یک سیستم نرم افزاری مرکزی طراحی شده اند؛ این رویکرد مغز محور باعث می شود ربات ها بدنی فیزیکی و غیرطبیعی داشته باشند. یک ورزشکار به لطف هماهنگی مفاصل انعطاف پذیر، ستون فقرات منعطف و تاندون های فنری می تواند بخوبی حرکت کند، اما ربات های انسان نما از قطعات فلزی و موتورها ساخته شده اند و مفاصل آن ها چنین آزادی حرکتی ندارند.

ربات ها برای کنترل وزن و تعادل بدن باید در هر ثانیه میلیون ها اصلاح کوچک انجام دهند و انرژی زیادی مصرف کنند. به همین خاطر، حتی پیشرفته ترین ربات ها هم تنها چند ساعت می توانند بدون توقف کار کنند.

برای نمونه، ربات Optimus تسلا برای یک قدم ساده حدود 500 وات انرژی در ثانیه مصرف می کند، در حالی که یک انسان برای پیاده روی سریع به حدود 30 وات انرژی نیاز دارد. بدین ترتیب، برای انجام همان کار ساده، ربات تقریبا 45 درصد انرژی بیشتری نسبت به انسان مصرف می کند.

ربات ها به مغزهای قدرتمند و محرک های پیچیده نیاز دارند که باعث سنگینی و مصرف بالای انرژی می شوند. با وجود پیشرفت های چشمگیر در هوش مصنوعی، بازدهی کلی کاهش یافته است.

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

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

سوال اینجاست که چرا شرکت های پیشرو رباتیک به جای تغییر بنیادی در طراحی بدنه ها، بیشتر روی نرم افزار و هوش مصنوعی کار می کنند؟

شرکت های پیشرو در رباتیک در اصل شرکت های نرم افزاری و هوش مصنوعی هستند که زنجیره تامین آنها برای تولید موتورهای دقیق، حسگرها و پردازنده ها بهینه شده است. طراحی و ساخت بدنه های فیزیکی هوشمند نیازمند زیست فناوری و مواد پیشرفته است که هنوز در مقیاس صنعتی به بلوغ نرسیده اند.

چشمگیر بودن سخت افزار ربات باعث می شود تصور کنیم به روزرسانی نرم افزار می تواند همه مشکلات باقی مانده را رفع کند، بدون اینکه نیاز به بازطراحی بدنه و تغییر زنجیره تامین باشد.

این چالش محور تحقیقات حوزه هوش مکانیکی (Mechanical Intelligence MI) است. در طبیعت، میلیون ها سال بدن های هوشمند تکامل یافته اند که بدون مغز می توانند محاسبات پیچیده ای انجام دهند؛ به این پدیده محاسبات مورفولوژیکی گفته می شود. برای مثال، فلس های کاج با تغییر رطوبت باز و بسته می شوند، تاندون های پا در خرگوش انرژی زمین را جذب و آزاد می کنند و دست های انسان بافت نرمی دارد که اشیا را به طور خودکار می گیرد و اصطکاک مناسب ایجاد می کند.

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

راه حل این مشکل طراحی ربات های انسان نما بر اساس فلسفه هوش مکانیکی است. وقتی بدن ربات هوشمندانه طراحی شود، مغز هوش مصنوعی می تواند روی استراتژی، یادگیری و تعامل با جهان تمرکز کند.

تحقیقات نشان می دهند ربات هایی که پاهای فنری شبیه تاندون های 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 می کنند و امکان حرکت پیچیده و طبیعی انسانی را فراهم می کنند.

آینده رباتیک بر ترکیب هوشمندانه سخت افزار و نرم افزار استوار است. با استفاده از هوش مکانیکی، ربات ها می توانند با محیط واقعی سازگار شوند.