"Теория хаоса" - роботы сами выбирают тип ходьбы

Для этого робот использует механизм "управления хаосом". Эта междисциплинарная работа была проведена группой ученых из центра Computational Neuroscience Göttingen и Института Макса Планка по динамике и самоорганизации.

У людей и животных, периодически повторяющиеся движения, такие как ходьба или дыхание, контролируются мелкими нервными связями, называемыми "central pattern generators" (CPG). Ученые используют этот принцип для развитии ходьбы машины. На сегодняшний день, как правило, для каждой походки необходима отдельная CPG. Робот получает информацию об окружающей среде через несколько датчиков - о том, есть ли препятствие перед ним, или же он поднимается вверх по склону. Основываясь на этой информации, он выбирает CPG, подходящий для соответствующей ситуации.

Один генератор для многих походок

Разработанный учеными робот осуществляет эту задачу только с одной CPG, которая создает совершенно иную походку, и может переключаться между этими походками на гибкой основе. Эта CPG является крошечной сетью, состоящей из двух элементов схемы. Секрет ее функционирования заключается в так называемом "контроле хаоса". Если ее не контролировать, CPG производит хаотическую последовательность действий. Эта деятельность, однако, можно очень легко формироваться в периодические структуры, которые определяют походку. В зависимости от данных сенсоров, создаются различные модели - и таким образом различные походки.

Связи между сенсорными свойствами и CPG может быть запрограммированными или полученными роботом во время обучения. Ученые используют ключевой пример, чтобы показать, как это работает: роботы могут самостоятельно научиться ходить вверх по склону с минимальными затратами энергии. Как только робот достигает склона, датчик показывает, что потребление энергии слишком высокое. В связи с этим, связь между CPG варьируется до походки с наименьшим потреблением энергии. После правильно созданных связей, робот начинает понимать зависимость между склоном и походкой. Когда он пытается подняться на гору во второй раз, он немедленно примет соответствующий тип движения.

В дальнейшем робот будет оснащен памятью, которая позволит ему завершить движения даже после того, как сенсорный ввод перестает существовать. Для того, чтобы ходить по препятствиям, робот будет осуществлять большой шаг каждой из своих шести ног. "В настоящее время, робот не сможет справиться с этой задачей - как только в поле зрения попадает препятствие, он не знает, какой походкой пользоваться", говорит Марк Тимме, научный сотрудник Института Макса Планка по организации динамики и самоуправления. "После того как робот будет оснащен моторной памятью, он сможет проявить предусмотрительность и планировку движений".