Проблеми з будовою тіла. Чому сучасні гуманоїдні роботи витрачають занадто багато енергії

Сучасні гуманоїдні роботи, як-от Tesla Optimus або Atlas від Boston Dynamics, вражають людей своїми трюками та здібностями. Здається, що залишилося лише довести штучний інтелект до досконалості, щоб роботи могли працювати у звичайному середовищі. Проте провідні компанії у робототехніці попереджають: проблема глибша, ніж здається.

Компанія Sony у своєму зверненні до науковців зазначила, що сучасні гуманоїдні та роботизовані «тварини» мають «обмежену кількість суглобів», через що їхні рухи не відповідають реальним рухам живих істот. Це «значно знижує їхню цінність». Sony закликає створювати нові «гнучкі механізми структури» — тобто більш розумні фізичні тіла роботів, які могли б рухатися природніше.

Причина проблеми в тому, що нинішні гуманоїдні роботи проектуються навколо програмного забезпечення, яке контролює все централізовано. Такий підхід «з акцентом на мозок» створює фізично неприродні машини.

Людина рухається легко та ефективно, бо її тіло складається з гнучких суглобів, хребта та сухожиль, що діють як пружини. Натомість робот — це жорстка конструкція з металу та моторів із суглобами обмеженої рухливості. Щоб не впасти, робот мусить виконувати мільйони маленьких енерговитратних корекцій щосекунди. Через це навіть найсучасніші гуманоїди можуть працювати лише кілька годин, поки не сідають батареї.

Для порівняння: Tesla Optimus витрачає близько 500 ватів на секунду для простої ходьби, тоді як людина виконує складніший швидкий крок лише за 310 ватів. Тобто робот спалює на 45% більше енергії для меншого завдання, що є великою неефективністю.

Ця «неприродність» тіл роботів веде до того, що навіть при прогресі ШІ ефект залишається обмеженим. Наприклад, Optimus може акуратно скласти футболку, але робить це повільно й потребує повного контролю своїх рухів, тоді як людина робить те ж завдання без зусиль, відчуваючи тканину пальцями.

Atlas від Boston Dynamics виглядає ще більш вражаюче і рухається майже як живий організм. Проте він не може, наприклад, впевнено йти по слизькому каменю чи прориватися крізь гілля, бо його тіло не може автоматично підлаштуватися під нерівності та опір. Тому більшість таких роботів залишаються лише дослідницькими платформами, а не комерційними продуктами.

Головна причина, чому провідні компанії не змінюють підхід, у тому, що вони є передусім компаніями з розробки ШІ та програмного забезпечення, а не виробниками фізичних тіл. Створення фізично «розумних» тіл потребує іншої індустрії та матеріалів, що ще не готові до масштабного виробництва.

Саме над цією проблемою працює напрям механічного інтелекту (MI). Він базується на принципі «морфологічних обчислень» — коли тіло саме виконує частину завдань без участі мозку чи сенсорів. Наприклад, шишка відкриває лусочки при сухості та закриває при вологості, а сухожилля кролика поглинають удар при бігу і віддають енергію назад, роблячи рухи стабільними.

Якщо подібні принципи застосувати до рук робота, він міг би тримати предмети з меншою силою та витратою енергії. Механічний інтелект дозволяє тілу робота адаптуватися до середовища пасивно, залишаючи мозку робота займатися стратегічними завданнями та навчанням.

Дослідження показують ефективність такого підходу: роботи з пружинними ногами, що імітують сухожилля гепарда, рухаються значно ефективніше. Група дослідників у Лондонському університеті South Bank розробляє гібридні суглоби, які поєднують точність жорстких механізмів з адаптивністю та поглинанням ударів. Це дозволить створювати більш «живі» рухи плечей і колін у гуманоїдів.

Майбутнє робототехніки, на думку фахівців, полягає не у суперечці між апаратною та програмною частинами, а в їх синтезі. Завдяки механічному інтелекту нові роботи зможуть виходити з лабораторій і безпечно взаємодіяти з реальним світом.

«Коли тіло робота фізично інтелектуальне, його мозок ШІ може зосередитися на стратегічних завданнях, навчанні та взаємодії з навколишнім світом», — зазначає Гамед Раджабі, директор групи досліджень механічного інтелекту в Лондонському університеті South Bank.