Modern robotik, hayvanlar dünyasını taklit eden insan yapımı makinelerle dolup taşıyor. Stadyumlarda araştırma yapan robot köpeklerden uzun bacaklı babalardan ilham alan keşif robotlarına ve bunların arasındaki hemen her şeye kadar, dünyada dolaşan mekanize hayvan doppelgängers sıkıntısı yok. Yapay zeka sistemlerindeki, yeni sentetik malzemelerdeki ve 3D baskıdaki ilerlemeler, bu makinelerin koşma, tırmanma ve engelleri aşma becerilerini, genellikle bilimsel keşif veya halk adına büyük ölçüde geliştirdi.
Ancak bu teknik ilerlemelere ve son yıllarda robotik endüstrisine akıtılan milyarlarca dolarlık yatırıma rağmen, mekanik makineler genel olarak kafa kafaya bir yarışta biyolojik eşitlerine karşı hala geride kalmaktadır. Bu temel gözlem, disiplinler arası bir grup araştırmacı tarafından bu hafta Science Robotics dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmanın temelini oluşturuyor.
Araştırmacılar, koşma ile ilişkili beş farklı “alt sistemi” inceledi ve hayvanlar ile robot muadilleri arasında nasıl daha iyi performans gösterdiklerini karşılaştırdı. Hassas kemik ve dokulardan oluşan bir dokuya dayanan hayvanlar, başlangıçta neredeyse her bir bileşen düzeyinde makinelerden daha kötü görünüyor. Araştırmacılar, hayvanların gerçek avantajının aslında vücutları üzerindeki karmaşık ve birbirine bağlı kontrollerinde yattığını keşfetti. Bu akışkan birlikte çalışabilirlik, hayvanları tek tek parçalarının toplamından daha büyük hale getiriyor.
SRI International Kıdemli Araştırma Mühendisi ve makalenin yazarlarından Tom Libby yaptığı açıklamada, “Ortaya çıkan sonuç, sadece küçük istisnalar dışında, mühendislik alt sistemlerinin biyolojik eşdeğerlerinden daha iyi performans gösterdiği ve bazen de radikal bir şekilde daha iyi performans gösterdiğidir” dedi. “Ama aynı zamanda çok ama çok açık olan bir şey var ki, eğer hayvanlarla robotları tüm sistem düzeyinde, hareket açısından karşılaştırırsanız, hayvanlar inanılmaz. Ve robotlar henüz bunu yakalayamadı.”
Hayvanlar biyolojik karmaşıklıktan ve nesiller boyu süren evrimden faydalanıyor
Beş araştırmacının her biri, hem hayvanlarda hem de makinelerde koşma ile ilişkili belirli bir alt sisteme odaklandı. Bu sistemler güç, çerçeve, çalıştırma, algılama ve kontrol olarak ayrılmıştır. Bireysel olarak, makineler bu kategorilerin neredeyse tamamında hayvanları geride bıraktı. Örneğin çerçeveler söz konusu olduğunda, hafif ama güçlü karbon fiber gövdelere sahip robotlar, hayvan kemiklerine kıyasla daha büyük kütleli yapıları bükülmeden destekleyebildi. Benzer şekilde araştırmacılar, bir robotun bilgisayar destekli kontrol sisteminin, genel gecikme süresi ve bant genişliği açısından bir hayvanın sinir sisteminden daha iyi performans gösterdiği sonucuna vardı.
Ancak robotlar görünüşte daha güçlü, daha sağlam bireysel parçalara sahip olsalar da, animalar yine de bunları uyumlu bir “bütün” olarak sorunsuz bir şekilde birlikte çalıştırma konusunda daha beceriklidir. Hayvanlar ve robotlar gerçek dünya ortamlarında test edildiğinde bu fark açıkça ortaya çıkıyor. Her ne kadar yeni robotlar hızlı bir şekilde hızlanabiliyor ve hatta bazı akrobatik hareketler yapabiliyorlarsa da, akışkanlık ve uyum sağlama açısından biyolojik muadillerinin yanında sönük kalıyorlar. Robotlar bazen zorlu arazilerde yol alırken, hayvanlar ne yaptıklarını iki kez düşünmeden çamur, kar, bitki örtüsü ve moloz gibi engelleri zahmetsizce aşabiliyor.
Simon Fraser Üniversitesi Biyomedikal Fizyoloji ve Kinesiyoloji Bölümü profesörü Max Donelan, “Bir antilop engebeli arazide binlerce [kilometre] boyunca göç edebilir, bir dağ keçisi gerçek bir uçuruma tırmanabilir, orada bile görünmeyen dayanaklar bulabilir ve hamamböcekleri bir bacağını kaybedebilir ve yavaşlamaz,” diye yazdı. “Bu dayanıklılık, çeviklik ve sağlamlık gibi özelliklere sahip hiçbir robotumuz yok.”
Hayvanların bir başka büyük avantajı daha var: zaman. Sadece son birkaç on yılda gerçekten ilerleme kaydetmiş olan gelişmiş robotların aksine, hayvanlar milyonlarca, hatta bazı durumlarda milyarlarca yıllık evrime sahipler. Araştırmacılar, hayvanların “mühendisliğe göre önemli bir avantaja” sahip olduğunu belirtiyor. Diğer taraftan, robotlar bu açığı şaşırtıcı bir hızla kapatma konusunda takdire şayan bir iş çıkardılar. Araştırmacılar, robotların bir gün hayvanları geride bırakacağı konusunda “iyimser” olduklarını söylüyorlar.
Washington Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Doçenti Sam Burden, “[Robotlardaki gelişmeler] daha hızlı ilerleyecektir, çünkü evrim yönlendirilmemiştir” dedi. “Robotları tasarladığımızda evrim yoluyla yapabileceğimizden çok daha hızlı hareket edebileceğimiz yollar var – ancak evrimin çok büyük bir avantajı var.”
Araştırmacılar bu bulguların gelecekte koşan robotların geliştirilmesine yardımcı olabileceğini umuyor. Bu bulgularla donanmış olan robot üreticileri, sadece daha iyi ve daha güçlü donanımlar inşa etmek yerine, zamanlarının ve çabalarının daha fazlasını bileşen entegrasyonuna odaklamaya karar verebilirler.
Araştırmacılar, “Biyolojiden aldığımız ders, bileşenlerde ve alt sistemlerde daha fazla iyileştirme yapmak faydalı olsa da, çalışan robotları geliştirmek için en büyük fırsatın mevcut parçaları daha iyi kullanmak olduğudur” diye yazdı.”
*Bu yazı Why animals run faster than their robot doppelgängers… for now başlıklı yazıdan çevrilmiştir.
