في مشروع جولم، نُفذت العملية التطورية بأكملها في جهاز كمبيوتر، بما في ذلك تقييم لياقة الروبوتات الافتراضية في العالم الافتراضي. وعلى الرغم من نجاح النهج القائم على المحاكاة لتطوير الروبوتات في هذا المشروع، فهو ينطوي على تحديات. تكمن المشكلة الكبرى في أن برنامج المحاكاة المستخدم لإجراء اختبارات اللياقة يحتاج إلى أن يكون قادرًا على محاكاة خصائص كل جزء من أجزاء الروبوت والعالم التجريبي بدقة. ومثلما أكدت على مدار هذا الكتاب، فنظرًا لأن سلوك الروبوت ينتج عن التفاعلات بين الروبوت وعالمه، يجب محاكاة هذه التفاعلات واقعيًّا .
في حالة وجود اختلاف بين أي جانب من جوانب الروبوت الافتراضي وساحة الاختبار الخاصة به، وبين الروبوت الحقيقي وساحة الاختبار الحقيقية، فمن غير المرجح أن يعمل الروبوت المتطور عند تصميمه واختباره فعليًّا بالجودة نفسها التي عمل بها في المحاكاة. تُعرف المشكلة في علم الروبوتات التطورية باسم «فجوة الواقع»، وهي مشكلة صعبة لكن حلها غير مستحيل. ونظرًا لأنَّ مزايا النهج القائم على المحاكاة كبيرة بما فيه الكفاية، يُوجه قدر كبير من الجهد والإبداع للتغلب على فجوة الواقع.
طور مشروع جولم أجسام الروبوتات، لكنه لم يطور «عقولها»؛ أي إنَّ أنظمة التحكم في الروبوت كانت ثابتة؛ متمثلة في الثني الدوري المستمر لأجزاء «عضلات» الروبوت. وإذا يتمثل هذا النهج في تصميم جسم الروبوت بالكامل يدويا؛ ومن ثم جعل تصميم جسد الروبوت بأكمله ثابتا وتطوير نظام التحكم الخاص بالروبوت فقط. في هذه الحالة، لا يُشفّر الجينوم إلا نظام التحكم في الروبوت؛ مما يعني أنه يمكن إجراء جميع اختبارات اللياقة باستخدام الروبوت المادي ذاته؛ أي روبوت مادي واحد في واقع الأمر. وتظل العملية بشكل أساسي على ما هي عليه كما هو موضح في الشكل 1. الاختلاف الوحيد هو أنه في المرحلة (1) «تقييم اللياقة» يُستخدم كل جينوم لإنشاء نظام تحكم جديد، يُنزَّل بعد ذلك على روبوت حقيقي في ساحة اختبار حقيقية. ويجب القيام بذلك لكل جينوم في كل جيل؛ لذا فهي عملية تستغرق وقتا طويلا. فمجموعة بها عشرون روبوتا، تطورت لمئة جيل على سبيل المثال، ستتطلب 2000 اختبار لياقة منفصل. لكن الميزة هي أن قيم اللياقة f ستعتمد على الروبوت الحقيقي الواقعي؛ مما سيجنبنا مشكلة فجوة الواقع تماما.

في مثال رائع لهذا النهج، استخدم ماركوس وايبل وداريو فلوريانو ولوران كيلر الروبوت المصغر بحجم مكعب السكر «أليس» لتطوير الروبوتات التي تتسم بسلوكيات تعاونية وإيثارية. يُوضّح الشكل 1 كلا من الروبوت الفعلي ونظام التحكم الخاص به. في هذه التجربة، تُمثل وحدة التحكم في الروبوت شبكة عصبية اصطناعية، كما هو موضح في الشكل (1) (ب) والشبكة العصبية الاصطناعية هي نموذج مبسط للغاية من الخلايا العصبية الحيوية. لكل خلية عصبية اصطناعية مدخلات متعددة ومخرج واحد؛ وتُحسب قيمة خرج الخلية العصبية الاصطناعية بالمجموع المرجح لقيم المدخلات، وتمثل الأوزان «نقاط قوة مدخلات الخلية العصبية «الوزن» قيمة مضاعفة. ومن ثم، إذا كانت قيمة الإدخال ،2 والوزن 05 فإن القيمة المرجحة. هي( 1=2×0.5.) للشبكات العصبية الاصطناعية أهمية كبيرة في علم الروبوتات لا سيما في الروبوتات التطورية؛ وذلك لأننا نستطيع تشفير أوزان كل مدخل لكل خلية عصبية في الجينوم الاصطناعي، ثم نطور بالطريقة التي وصفتها شبكة عصبية اصطناعية للروبوت.

شكل 1:الروبوت أليس (أ) ووحدة التحكم في الشبكة العصبية الاصطناعية الخاصة به (ب).
يُوضح الشكل 1 كيفية توصيل الشبكة العصبية الاصطناعية بمستشعرات إدخال ومحركات خرج للروبوت «أليس». وفي هذا المثال تحتوي الشبكة العصبية الاصطناعية على إجمالي ست خلايا عصبية، تظهر على شكل دوائر باللون الرمادي الفاتح. وتتصل المدخلات الموجودة على الجانب الأيسر -الدوائر السبعة الصغيرة ذات اللون الغامق -مباشرة بمستشعرات الروبوت، وهي في هذه الحالة أربعة مستشعرات تعمل بالأشعة تحت الحمراء وكاميرتان ويتصل اثنان من الخلايا العصبية على الجانب الأيمن، بالمخرج مباشرة من خلال محركي الروبوت الموجودين على الجانب الأيسر والأيمن. ويُعتبر كل خط من خطوط الربط السوداء مدخلا مرجحًا لخلية عصبية، وهذه الأوزان هي التي تتطور.
عند مقارنة الشكل 1 مع الشكل 2.... ستلاحظ أن الشبكة العصبية الاصطناعية قد حلت تماما محل دماغ» وحدة التحكم الدقيقة للروبوت. ففي هذه الحالة، يمتلك الروبوت، بمعنى أكثر حرفية، جهاز عصبي مركزي يحاكي الأنظمة العصبية الحيوية بشكل مباشر، وإن كان ذلك بطريقة مبسطة للغاية.

شكل2.
في تجربة وايبل وفلوريانو وكيلر، تحاكي عشرة روبوتات من نوع «أليس» سلوك البحث عن الطعام من خلال البحث عن الشارات المادية والتقاطها، ثم نقلها إلى منطقة «العش». وقد احتوت الساحة التجريبية على نوعين من الشارات شارات صغيرة يمكن دفعها عن طريق روبوت ،واحد ، وشارات أكبر حجمًا جدًّا يتعذر على روبوت واحد دفعها بمفرده بسبب ثقل حجمها . واستندت لياقة كل روبوت إلى نجاحه في البحث عن الشارات. وفي إحدى التجارب احتوت الساحة على شارات كبيرة فقط، ونجحت الروبوتات في تطوير القدرة على دفع هذه الشارات بشكل تعاوني إلى العش.
بالرغم من ذلك، عندما احتوت الساحة على كلا النوعين من الشارات كبيرة وصغيرة أثر «هيكل القرابة» بالمجموعة، أي الارتباط الجيني للروبوتات، على السلوكيات المتطورة. وتطورت مجموعات من الروبوتات غير المرتبطة جينيا نحو دفع الشارة الصغيرة لأنها كانت الطريقة الفضلى لزيادة لياقتها الخاصة. وفي المقابل، طورت الروبوتات المرتبطة جينيا سلوكيات إيثارية، وتعاونت لدفع الشارات الكبيرة على حساب لياقتها الفردية. ومن اللافت للنظر أن هذه التجربة يبدو أنها تؤكد قاعدة هاميلتون، حيث تتطور السلوكيات الإيثارية عندما يكون حاصل ضرب الترابط بين الروبوتات الفردية وفوائد اللياقة التي تعود على متلقي السلوك الإيثاري أكبر من تكلفة اللياقة لتأدية السلوك.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

شعبة الشهداء والجرحى تباشر مرحلة التدقيق الشامل لأكثر من 10 آلاف إضبارة مؤرشفة

قسم الشؤون الفكرية يصدر كتابًا تخصصيًّا في إعراب الصحيفة السجادية وبيانها

أكاديمية التطوير الإداري تنظم ورشة عن الإتيكيت الوظيفي لطلبتها

سماحة السيد الصافي يزور معهد الكفيل للنطق والتأهيل المدرسي ويشيد بالدور الإنساني والتربوي لملاكاته

المزيد

الآخبار الصحية

العلاج بالماء البارد.. باحثون يكشفون فوائده الصحية

من دون صالة رياضية.. عادة بسيطة لتحسين الصحة وخسارة الوزن

لصحة القلب وتفادي السرطان.. استهلك هذا النوع من الطعام

دراسة تحذر من خطر شرب القهوة في أكواب البلاستيك

المزيد

الآخبار التكنلوجية

إنجاز طبي تاريخي.. جراحة قلب بلا شق في الصدر

اليابان.. مراحيض توفر فحص للحالة الصحية عبر "تحليل البراز" !

اختراق واسع لمنصة "إنستغرام".. ونشر بيانات على "الدارك ويب"

علماء يحذرون: هكذا سيفنى كوكب الأرض

المزيد

مواضيع ذات صلة

كيف سيشعر بك الروبوت رفيقك؟

روبوت رفيق يشبه البشر

الروبوتات الميكرومترية

الروبوتات المليمترية

الروبوتات السنتيمترية

سرب من الروبوتات الطبية الدقيقة

كيف سيكون الروبوت عالما؟

كيف ستبدو المركبة الجوالة وكيف ستتحرك؟

عالم كواكب روبوتي مستقل

أنظمة محاكاة الروبوتات

الكائنات الروبوتية التطورية التكافلية

تطور أجسام الروبوتات