Эволюционная робототехника: Автоматизированный дизайн роботов по принципам эволюции.
Evolutionary robotics
Эволюционная робототехника: автоматическое проектирование роботов с помощью эволюционных алгоритмов и принципов естественного отбора для достижения целей.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Эволюционная робототехника – это воплощенный подход к искусственному интеллекту (ИИ), в котором роботы автоматически разрабатываются, используя дарвиновские принципы естественного отбора. Проектирование робота или его подсистемы, такой как нейронный контроллер, оптимизируется для достижения определенной поведенческой цели (например, двигаться как можно быстрее). Как правило, проекты оцениваются в симуляциях, поскольку создание и тестирование тысяч или миллионов конструкций в реальном мире является непомерно затратным по времени, средствам и с точки зрения безопасности. Эксперимент в области эволюционной робототехники начинается с популяции случайно сгенерированных проектов роботов. Наименее эффективные проекты отбрасываются и заменяются мутациями и/или комбинациями более успешных проектов. Этот эволюционный алгоритм продолжается до истечения заданного времени или достижения целевого показателя производительности. Методы эволюционной робототехники особенно полезны при создании машин, которые должны работать в средах, где у человека ограничена интуиция (наномир, космос и т.д.). Смоделированные, эволюционировавшие роботы также могут использоваться как научные инструменты для выдвижения новых гипотез в биологии и когнитивной науке, а также для проверки старых гипотез, требующих экспериментов, которые оказались сложными или невозможными для проведения в реальности.
Evolutionary robotics is an embodied approach to Artificial Intelligence (AI) in which robots are automatically designed using Darwinian principles of natural selection. The design of a robot, or a subsystem of a robot such as a neural controller, is optimized against a behavioral goal (e. g. run as fast as possible). Usually, designs are evaluated in simulations as fabricating thousands or millions of designs and testing them in the real world is prohibitively expensive in terms of time, money, and safety. An evolutionary robotics experiment starts with a population of randomly generated robot designs. The worst performing designs are discarded and replaced with mutations and/or combinations of the better designs. This evolutionary algorithm continues until a prespecified amount of time elapses or some target performance metric is surpassed. Evolutionary robotics methods are particularly useful for engineering machines that must operate in environments in which humans have limited intuition (nanoscale, space, etc.). Evolved simulated robots can also be used as scientific tools to generate new hypotheses in biology and cognitive science, and to test old hypothesis that require experiments that have proven difficult or impossible to carry out in reality.
История
В начале 1990-х годов две отдельные европейские группы продемонстрировали различные подходы к эволюции систем управления роботами. Дарио Флореано и Франческо Мондада из EPFL разработали контроллеры для робота Khepera. Адриан Томпсон, Ник Якоби, Дэйв Клифф, Инман Харви и Фил Хасбандс разработали контроллеры для робота Gantry в Университете Сассекса. Однако конструкция этих роботов была задана заранее, до начала эволюции. Первые симуляции эволюционировавших роботов были представлены Карлом Симсом и Джеффри Вентреллой из MIT Media Lab, также в начале 1990-х годов. Однако эти так называемые виртуальные существа так и не покинули смоделированные миры. Первые эволюционировавшие роботы, которые были построены в реальности, были созданы с помощью 3D-печати Ходом Липсоном и Джорданом Поллаком в Брандейсском университете на рубеже XXI века.
In the early 1990s, two separate European groups demonstrated different approaches to the evolution of robot control systems. Dario Floreano and Francesco Mondada at EPFL evolved controllers for the Khepera robot. Adrian Thompson, Nick Jakobi, Dave Cliff, Inman Harvey, and Phil Husbands evolved controllers for a Gantry robot at the University of Sussex. However the body of these robots was presupposed before evolution. The first simulations of evolved robots were reported by Karl Sims and Jeffrey Ventrella of the MIT Media Lab, also in the early 1990s. However these so called virtual creatures never left their simulated worlds. The first evolved robots to be built in reality were 3D printed by Hod Lipson and Jordan Pollack at Brandeis University at the turn of the 21st century.