AIを使って全くのゼロから歩行が可能なロボットを数十秒で設計する事に成功

masapoco
投稿日
2023年10月5日 10:04
ai robot

ノースウェスタン大学の研究者が、ロボットをゼロから設計できる初の人工知能(AI)を開発した。研究チームはAIに「平らな面を歩くロボットを設計せよ」という簡単な課題を与えた。数秒後、AIはその場でピクピク動くが全く歩くことは出来ない、およそ「ロボット」とは言えない不思議な物体のデザインを吐き出した。

AIは提案されたロボットの欠点を特定し、修正を加えた。10回目の繰り返しで、AIはその場で跳ね返り、前方に飛び跳ねる事が可能なロボットのデザインを作り上げた。動きのない形状のないブロックから完全な歩行ロボットに至るまで、設計プロセス全体はラップトップでわずか26秒で行う事が出来たという。チームは最終的なデザインを決定し、これを製造する事にした。

研究者らは「人間の設計者の偏見に頼ることなく、進化の渋滞を回避する、非常に高速なAI主導の設計アルゴリズムを発見した」と述べており、エネルギーを大量に消費するスーパーコンピューターや膨大な量のデータセットを必要とする他のA​​Iシステムとは大きく異なり、非常に効率的であるとしている。

3Dプリントでロボットの体の周りのネガティブスペースの型を作り、液体シリコンゴムを充填した。数時間硬化させた後、ふにゃふにゃのロボットをテストする準備が整った。空気を入れては抜いてを繰り返すことで、このロボットは運動できるようになった。

このプロジェクトの主任研究者であるノースウェスタン大学のSam Kriegman氏は、「私たちは、人間の設計者のバイアスに頼ることなく、進化の渋滞を回避する非常に高速なAI駆動設計アルゴリズムを発見しました。私たちはAIに、陸地を歩いて横断できるロボットが欲しいと伝えました。そしてボタンを押したら、すぐに出来上がりました!AIは瞬く間にロボットの設計図を作成し、それはこれまで地球を歩いてきたどの動物にも似ていないのです。私はこのプロセスを “瞬間進化”と呼んでいます」と、述べている。

チームはAIにデザインの手がかりを与えなかった。AIは、陸地を移動するには足が適していることを自分で理解したのだが、仕事をこなすために3本足のデザインを選択したのだ。

もう少し時間をかけて指導すれば、AIがどのようなものを作り出せるか興味深い。Kriegman氏は、AIが設計したロボットが、いつかさまざまな形で人類を助けるために使われるようになると考えている。今、私たちの行く手を阻んでいる唯一のものは、私たちがロボットの設計方法を知らないという事実だと彼は言う。

「人間がロボットをデザインするとき、私たちは見慣れたものに似せてデザインしがちです。「しかし、AIは人間が考えたこともないような新しい可能性や新しい道を切り開くことができる。AIは、私たちがこれまでとは違った考え方や夢を抱く手助けをしてくれるかもしれません。そしてそれは、私たちが直面する最も困難な問題の解決に役立つかもしれない。このような新しいツールや治療法を阻む唯一のものは、それをデザインする方法がわからないということです。幸運なことに、AIは独自のアイデアを持っているのです」。


論文

参考文献

研究の要旨

ロボットは、その物理的構造、感覚やモーターのレイアウト、そして行動の間に複雑な相互依存関係があるため、設計が難しいことで知られている。にもかかわらず、これまでに製造されたロボットのほとんどすべての細部は、数ヶ月から数年にわたるアイデア出し、プロトタイピング、テストの繰り返しの後、人間の設計者によって手作業で決定されてきた。自然界における進化的設計にヒントを得て、進化的アルゴリズムを用いたロボットの自動設計が20年前から試みられているが、これも依然として非効率的である。製造時に望ましい挙動を示すロボットをシミュレーションで設計するためには、何日ものスーパーコンピューティングが必要である。ここでは、コンシューマーグレードのコンピュータ1台で、ロボットの構造を数秒以内に最適化し、ロボットがその動作を維持することを初めて示す。このアルゴリズムは、他の勾配ベースのロボット設計手法とは異なり、特定の解剖学的形態を前提としない。その代わりに、ランダムに生成されたアポドスボディプランから出発し、既知の陸上運動で最も効率的な形態である脚部運動を一貫して発見する。自動製造と組み合わせ、より困難なタスクにスケールアップすれば、この進歩は、医療、環境、車両、宇宙ベースのタスクのためのユニークで有用なマシンの設計、製造、配備をほぼ瞬時に行うことを約束する。



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