As bactérias fazem isso. Os vírus fazem isso. Vermes, mamíferos e até abelhas - todos eles fazem isso. Todo ser vivo na Terra se reproduz, seja assexuado (chato) ou sexual (divertido). Os robôs não fazem isso. As máquinas de aço não se interessam muito pela reprodução. Mas talvez eles possam aprender. Cientistas da robótica evolucionária estão tentando forçar as máquinas a se adaptarem ao mundo e, finalmente, se reproduzirem por conta própria, como os organismos biológicos.
Por exemplo, algum dia dois robôs que são particularmente bem adaptados a um determinado ambiente serão capazes de combinar seus genes (ok, código) para criar uma criança-robô usando uma impressora 3D, que terá o poder de seus dois ancestrais. Se essa abordagem funcionar, pode levar a robôs que se construam, criando morfologias e comportamentos perfeitamente adaptados com os quais os engenheiros humanos nunca sonharam.
Crianças robôs
Parece estranho e um pouco perturbador, mas a robótica evolucionária já está fazendo projetos fantásticos. Engenheiros na Austrália, por exemplo, desenvolveram pernas robóticas no ano passado, gerando inicialmente 20 formas aleatórias. Em uma simulação virtual, eles testaram o quão bem cada um deles andaria em superfícies diferentes, ou seja, testaram a "adequação" em termos de sobrevivência do mais apto. Em seguida, eles pegaram os melhores desempenhos e os "parearam" para produzir pernas semelhantes - ou seja, crianças. Os pesquisadores fizeram isso repetidamente, geração após geração, e criaram pernas que foram surpreendentemente adaptadas para andar em solo duro, cascalho ou água. Os designs são malucos - como o povo da árvore dançando danças Fortnite (bom para solo sólido)e pernas de elefante estranhamente deformadas (boas para água).
Qual é a ideia principal? Tradicionalmente, quando os engenheiros começam a projetar um robô, eles tendem a usar ideias antigas. Por que os rovers têm seis rodas? Porque carros de seis rodas funcionaram bem em Marte antes. No entanto, os designers podem ter perdido algo. A beleza da evolução é que ela constantemente esbarra em ideias malucas. Ninguém, por exemplo, desenvolveu um fungo para penetrar e controlar formigas em uma floresta chuvosa - uma estratégia incomum que vem da geração de mutações aleatórias e da seleção natural.
Como na natureza, são as mutações que determinarão a evolução das espécies de robôs. A variedade é importante. Quando dois organismos fazem uma criança, seus genes se combinam, mas as mutações também entram neles, o que pode levar ao aparecimento de características únicas na criança, como um padrão ligeiramente alterado nas asas. Este tipo de mutação torna a prole mais ou menos adaptada a um determinado ambiente. Se esta for uma mutação desfavorável, o animal não se reproduz com tanta eficiência (ou não se reproduz de forma alguma), e esses genes mutantes não são passados para a próxima geração.
Veja o que o cientista da computação Gush Ayben, da Universidade Livre de Amsterdã, está fazendo. Ele pega dois robôs relativamente simples, consistindo de módulos conectados, e os combina, combinando seus "genomas" que carregam informações, digamos, sobre a coloração. Ele também adiciona ruído a essa combinação de dados, que imita uma mutação biológica, alterando levemente a prole para que não seja apenas uma mistura parental. “Um dos pais é completamente verde, o outro é completamente azul”, diz Ayben. “Para uma criança, alguns módulos serão azuis, alguns serão verdes, mas a cabeça é branca. Este é um efeito mutacional."
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E com essa mudança, um novo tipo de criatividade emerge no design robótico. “Ele oferece variedade e a capacidade de explorar áreas do espaço de design que você normalmente não entra”, diz o pesquisador David Howard, que desenvolveu o sistema de pernas em evolução e publicou recentemente um artigo sobre robótica evolucionária na Nature Machine Intelligence. "Uma das coisas que torna a evolução natural poderosa é a ideia de que ela pode realmente adaptar uma criatura ao seu ambiente."
A ideia é que os robôs se adaptem a nichos de um ambiente específico de forma semelhante. Digamos que você queira um robô que possa explorar a selva por conta própria. Isso significa que ele precisa de algoritmos que controlem como ele se move pela vegetação, bem como uma morfologia adequada à floresta densa (sem rotores). Você primeiro tem que modelar este ambiente de navegação, escolher os robôs que fazem o melhor trabalho e, em seguida, projetar máquinas físicas ligeiramente modificadas com base nisso.
“Acabamos com muitos robôs pequenos que eram simples e baratos de fazer”, diz Howard. "Nós os enviaremos e alguns serão melhores do que outros." Se o robô não voltar, então não está "apto" - a seleção natural em ação. Aqueles que o fizerem iniciarão uma nova geração que será impressa automaticamente em 3D. Assim, as espécies robóticas evoluem. Howard acredita que esses sistemas serão comuns em 20 anos.
A propósito, sobre impressoras 3D
Os materiais com os quais esses robôs serão feitos apresentam poucos problemas. “Se a impressão 3D se desenvolver mais rapidamente, essa ideia se tornará realidade, mas as impressoras modernas são muito lentas”, diz Juan Cristobal Zagal, que estuda robótica evolutiva na Universidade do Chile. Tanto as máquinas quanto os materiais impressos são muito caros. Mas as impressoras 3D já funcionam com uma variedade de materiais, incluindo metal, o que as tornará mais rápidas e baratas.
No geral, o alcance e o escopo desses robôs dependerão em grande parte de como esses sistemas evolucionários são criativos com os materiais. Ao fazer robôs convencionais, os engenheiros sabem quais materiais usar, de metal em motores a fibra de carbono em membros - e esse conhecimento evoluiu ao longo de décadas de pesquisa. No entanto, os robôs evolucionários estão abrindo uma nova abordagem para o uso de materiais. Talvez uma perna de plástico seja melhor para andar em um determinado ambiente do que fibra de carbono. Se o robô sobreviver, então há algo na combinação de componentes e materiais que o torna apto para o trabalho ou, em um sentido evolutivo, em seu nicho.
Você acha que os robôs evolucionários têm futuro?
Ilya Khel
