ابتكر باحثون من مؤسسة ماكس بلانك للأنظمة الذكية في ألمانيا روبوتا بحجم كلب بأربعة أرجل لدراسة كيفية تعلم الحيوانات المشي من خلال تعثرها.
وتولد الحيوانات بشبكات تنسيق عصبية تساعدها على التحكم بعضلاتها، ولكنها تحتاج وقتًا للتدرب على المشي وإتقانه، ويسعى العلماء لدراسة تفاصيل هذه العملية.
وقال طالب الدكتوراة فيلكس روبرت، ومؤلف الورقة المنشورة في مجلة نيتشر ماشين إنتيلجنس: ”باعتبارنا مهندسين وباحثي أنظمة روبوتية، نسعى لإيجاد الجواب من خلال بناء روبوت يحاكي ردات فعل الحيوانات ويتعلم من أخطائه“، وفقًا لموقع تك إكسبلور.
عصب شوكي وهمي
واستطاع الروبوت تعلم المشي خلال ساعة واحدة، من خلال الاعتماد على آليات أرجله المعقدة.
وتعلم استخدامها بوساطة خوارزمية تقارن المعلومات المُرسلة من قبل جهاز استشعار، مع نموذج عصب شوكي وهمي، يعمل في حاسوب الروبوت.
ويتعلم الروبوت من خلال مقارنة المعلومات المرسلة والمستقبلة من جهاز الاستشعار، وبعد دورات حركية عديدة، تتكيف أنماط أجهزة التحكم الحركية مع بعضها.
وتوجد أنماط مركزية مشابهة عند البشر والحيوانات للتحكم بالمهمات المتكررة؛ مثل المشي والهضم، وهي حركات غير إرادية، يحفزها الإحساس في الأرجل، والمرتبط مع المسارات العصبية المتصلة بالنخاع الشوكي.
وعند سير الحيوان على طريق مستو، تكون الأنماط الحركية اللاإرادية كافية للتحكم بإشارات المشي من العصب الشوكي.
ولكن عند ظهور عائق صغير في الأرض، يتغير نمط الحركة ولكن يعود إلى ما كان عليه قبل ظهور العائق.
حاسوب خفيف
وتنطبق الآلية ذاتها على الروبوت المدعو ”مورتي“ الذي يعدل أنماط حركته أسرع من الحيوانات، ويتقن الحركة خلال ساعة واحدة. ويمتلك حاسوبه مولد أنماط مركزي خفيف وصغير يتحكم بحركة الأرجل.
ويوجد العصب الشوكي الوهمي على ظهر الروبوت، وتحديدًا في مكان رأسه، وخلال الساعة التي يتعلم فيها الحركة، يقارن الحاسوب بين بيانات الاستشعار وبيانات مولد الأنماط المركزي.
وعند تعثر الروبوت، تغير الخوارزمية من تأرجح الأرجل وسرعتها ومكانها، ومع مرور الوقت، يقل تعثر الروبوت.
وأوضح روبرت: ”ينشأ الروبوت دون أن يعلم شيئًا عن بنية أرجله، ويشبه مولد الأنماط المركزي ذكاءً طبيعيًا نقلناه إلى الروبوت“.
توفير الطاقة
يستهلك حاسوب ”مورتي“ 5 واط فقط من الكهرباء عند تعلمه المشي، في حين أن الروبوتات الصناعية التي تعلمت الركض بواسطة أنظمة معقدة تحتاج لطاقة كبيرة تقارب 100 واط من الكهرباء.
وقال المؤلف المشارك في البحث، آليكساندر بادري سبرويتز: ”لا يمكننا إجراء البحوث على العصب الشوكي للحيوانات بسهولة، لذلك استبدلناها بالروبوتات، ويستطيع علم الروبوتات إجابتنا الآن عن أسئلة لا يستطيع علم الأحياء إجابتنا عنها“.
