Met blijdschap geven wij kennis: robots planten zich voort (video)

Dankzij deze manier van voortplanten ontwikkelen de robots niet alleen hun brein door te leren, maar ook hun lichaam door te evolueren. Doordat de robotouders kiezen voor een geschikte paringspartner die over bepaalde gewenste eigenschappen beschikt, verbeteren volgende generaties hun vorm en gedrag: ze passen zich aan hun omgeving en de taak die ze moeten uitvoeren, aan. Dat maakt ze in de toekomst geschikt voor inzet op terreinen waarvan de omstandigheden van tevoren niet bekend zijn, zoals in onderwatermijnen of op andere planeten.

De machines in het experiment bestaan uit niet meer dan een paar onderling met motortjes verbonden blokken en een Raspberry Pi als centrale processor. Eiben: "We hebben ze zo simpel mogelijk gehouden. Het ging ons er om te bewijzen dat we robots een volledige levenscyclus kunnen laten doorlopen."

Bevallen via 3D-printer

Samen met wetenschappers van andere universiteiten ontwikkelde Eiben de afgelopen jaren al een globaal systeemplan bestaande uit een ‘geboortekliniek’, een ‘kleuterschool’ en de ‘arena’, waar robots worden geboren, leren lopen, leven en werken, en zich uiteindelijk voortplanten. Na een ontwikkeling van ruim een jaar is het Eiben en zijn team aan de VU als eerste gelukt deze volledige levenscyclus daadwerkelijk te ontwikkelen.

Zij voltooiden een proof-of-concept en creëerden een aantal fysieke robots die hun eigen ‘DNA’ hebben, en via een 3D-printer een baby kunnen krijgen. De beide robotouders zijn niet identiek: de ene is blauw en heeft rond het centrale blok met de processor vier tweeledige poten, de ander is groen en heeft enkelvoudige poten, waarvan er twee aan het tweeledige achterlijf zitten.

Bij het voortplanten worden de eigenschappen van de ouders willekeurig gecombineerd, inclusief de software (het brein) en de hardware (het lichaam). Dit nieuwe ‘baby’-DNA wordt door de computer vertaald in een bouwopdracht. "De kubusonderdelen worden gemaakt in een 3D-printer, de motortjes en de processor liggen kant en klaar in een bak, en de baby wordt door een van onze medewerkers in elkaar gezet, geheel volgens de instructies van de computer." Van volledig autonome reproductie is dus nog geen sprake. "Maar," zegt Eiben, "als het lukt om een auto grotendeels geautomatiseerd in elkaar te zetten, dan moet dat met die simpele robot van ons ook kunnen, alleen wij hebben er de faciliteiten niet voor." Ook is het nog niet mogelijk om de elektronica en de motortjes te 3D-printen, maar dat is volgens Eiben een kwestie van tijd.

Na de geboorte begint de nieuwe robot aan een leerproces om na een succesvol leertraject volwassen te worden, een partner te zoeken die sterk nageslacht zal leveren, en dan zelf kinderen te krijgen.

Evolutie van Dingen

Met deze doorbraak breekt een nieuw tijdperk aan: de Industriële Evolutie. Hierin zijn zelfstandig opererende en zich voortplantende groepen van machines niet langer fictie.

Eiben: "Evolutie is een geweldige ontwerper. De Evolutie van Dingen is een nieuwe technologie die de kracht van selectie en reproductie benut om robotdesigns te kweken, die met klassieke methoden niet of moeilijk te verkrijgen zijn. Evoluerende robots kunnen zich automatisch aanpassen aan hun omgeving en zijn dus in staat onvoorziene obstakels te overwinnen. De lichamen, breinen en gedragspatronen worden voortdurend getest door de omgeving en de nuttige eigenschappen worden versterkt in de nieuwe generaties. Deze technologie opent nieuwe perspectieven voor robotica, kunstmatige intelligentie, ruimteonderzoek en zelfs biologie."