Fã de Matrix, ouça, você pode finalmente ter a resposta de quando as máquinas começarão a assumir o controle! Cientistas do MIT desenvolveram um programa de computador que pode projetar robôs. Para fazer isso, eles usam um programa chamado RoboGrammar. O sistema permite que os computadores não apenas projetem robôs, mas também analisem os projetos, aprendam e melhorem.


Leia aqui um RESUMO do artigo

Computadores agora podem projetar e testar seus próprios robôs ...
Basta definir os componentes disponíveis e o ambiente em que o robô será utilizado. O computador irá gerar projetos, analisá-los e testá-los em um ambiente virtual. O sistema usa aprendizado de máquina para melhorar constantemente os designs possíveis.

Criatividade auxiliada por computador

O programa se chama RoboGrammar e oferece aos projetistas de robótica, o que a equipe está chamando de “Criatividade auxiliada por computador” (embora possa parecer que os próprios computadores estão projetando as máquinas). Tudo o que o usuário precisa fazer é informar ao computador quais peças estão disponíveis: rodas, juntas, partes do corpo, etc., e em qual ambiente o robô vai se mover: escadas, lago de gelo, paredes, etc.

O objetivo do sistema é pegar um conjunto de componentes primitivos especificados pelo usuário e gerar uma estrutura de robô ideal e um controlador para atravessar um determinado terreno. Os componentes primitivos incluem diferentes tipos de junta, links e rodas, cada um com atributos prescritos pelo usuário, como ângulos de rotação e eixos, tamanhos e pesos - RoboGrammar: Graph Grammar for Terrain-Optimized Robot Design

O programa foi criado porque os cientistas acreditavam que um computador poderia gerar soluções mais inovadoras para o projeto de robôs do que um ser humano. Muitos dos projetos atuais de robôs são quadrúpedes (4 pernas). No entanto, a esperança era que um computador pudesse gerar um design mais incomum e ideal. Curiosamente, a maioria dos designs de maior sucesso eram de fato 4 pernas!

Gramática Gráfica

Para impedir que o programa de computador simplesmente gere vários designs aleatórios e inúteis, a equipe desenvolveu uma “gramática de gráficos”. Este é um conjunto de regras como “segmentos de perna devem se conectar a outros segmentos de perna por meio de uma junta”. Tecnologia semelhante foi usada para projetos arquitetônicos e computação gráfica.

Inspiração do Design

As regras não foram inspiradas na robótica, mas no reino animal, em particular nos artrópodes invertebrados (animais sem espinha e com esqueleto externo). Contudo, rodas também eram permitidas no projeto. Curiosamente, as rodas não apareceram em nenhum dos projetos vencedores.

Cada uma das seções do corpo poderia ter apenas um par de pernas e as pernas sempre foram adicionadas em pares simétricos. Também havia um limite definido para a complexidade do design.

Os controles

Assim que o RoboGrammar gerou os projetos (cerca de 2.000 neste caso), um programa de controle foi automaticamente gerado. Semelhante ao sistema criado pelo MIT para gerar projetos de drones híbridos.

Cada sistema de controle é diferente para cada projeto de robô. O sistema de controle é gerado usando MPC (Controle Preditivo do Modelo - da sigla em inglês - é similar à tecnologia que você pode encontrar em um sistema de controle de uma planta industrial ou em veículos sem motorista).

Análise

Depois que o RoboGrammar gerou os projetos (cerca de 2.000 neste caso), os projetos foram testados em diferentes ambientes.

Os projetos produzidos pelo computador pareciam totalmente diferentes; de um homem ajoelhado para orar a um carro com rodas traseiras montadas como a pá de um helicóptero virada para trás. Havia também vários robôs escorpiões e semelhantes a aranhas que, francamente, eu não gostaria de ver correndo em minha direção!

A equipe usou o aprendizado de máquina - algoritmo Graph Heuristic Search (um algoritmo de rede neural) para avaliar os diferentes projetos de robô e controlador. Isso significa que o sistema está sempre melhorando. O computador aprende com seus erros e seu sucesso. Ele pode então usar esses dados para gerar projetos melhores com mais rapidez.

robôs projetados por um computador
Uma seleção dos projetos de melhor desempenho gerados com RoboGrammar. (Da esquerda superior para a direita inferior) Os projetos podem atravessar texturas com sulcos, paisagens planas, um lago congelado e terrenos com valas. Créditos: cortesia dos pesquisadores

Quais foram os projetos vencedores?

Terreno acidentado - membros longos funcionam melhor.

Terreno plano - membros curtos colocados afastados do corpo têm melhor desempenho.

Terreno congelado - robôs de membros longos com 2 membros fortemente articulados que se arrastam com contato máximo na superfície.

Terreno irregular com valas - membros longos otimizados para alcançar a frente.

Terreno murado - múltiplas juntas permitem que os robôs façam curvas rapidamente.

Limitações

Algumas das regras do experimento foram um tanto limitantes para os projetos.

O sucesso do robô estava focado em quão bem ele poderia se mover para frente. Se você quisesse um robô que pudesse se mover em outras direções, este não seria o projeto ideal.

Fatores como desgaste e desgaste por atrito de peças sendo arrastadas, não foram levados em consideração. Como um projeto que deve arrastar uma parte de seu corpo pelo chão sobreviveria a longo prazo?

A equipe espera construir alguns dos projetos a ser testados no mundo real, então logo veremos como esses bots do mundo real se comparam às suas simulações.

Aplicações práticas

Esses robôs podem ser usados em várias aplicações; da exploração marciana ao design do robô de fábrica, ao videogame aleatório, à geração do inimigo.