В журнале Science вышла работа исследовательской группы из института AMOLF (Амстердам), в которой описывается создание одного из самых быстрых и одновременно самых простых мягких роботов. Он не содержит ни электроники, ни процессора, ни искусственного интеллекта. Робот сделан из гибких трубок и приводится в движение обычным потоком воздуха. И все же он способен передвигаться с удивительной координацией, полностью автономно.
В основе этого необычного движения лежит принцип, знакомый многим — те самые надувные фигуры у автозаправок, которые хаотично машут руками. Когда внутрь таких трубок подается воздух, они начинают колебаться. У нового робота каждое «щупальце» также колеблется само по себе. Но как только они соединены вместе, их движения синхронизируются. Это превращает беспорядочные взмахи в ритмичную походку.
Как отмечает первый автор Альберто Коморетто, порядок появляется буквально из хаоса. Никакой команды для начала движения не дается — элементы конструкции сами приходят в согласованное состояние и запускают движение. Это напоминает поведение светлячков, мигающих синхронно, или клеток сердца, пульсирующих в унисон. Такие коллективные паттерны возникают не из-за внешнего управления, а за счет взаимодействия между элементами.
Робот также показал выдающуюся скорость: он может проходить 30 длин своего тела в секунду. Это в полтора раза быстрее, чем у автомобиля Ferrari, если считать по аналогичной шкале. Для мягких роботов с воздушным приводом, которым обычно требуется внешний контроллер, такой результат — рекорд.
Еще интереснее — робот умеет адаптироваться. Если он сталкивается с препятствием, он может изменить направление. При переходе из сухой среды в водную его походка трансформируется из прыжковой в плавающую. Все это происходит без какого-либо процессора или логики управления. Причина — тесная связь между формой робота и внешней средой, в которой он находится.
Соавтор Маннус Шомейкер сравнивает это с морскими звездами, у которых сотни трубчатых ножек движутся слаженно без участия мозга, полагаясь на локальные сигналы. Такой подход называется децентрализованным интеллектом, когда сложное поведение рождается из простых местных взаимодействий.
По словам руководителя проекта Баса Овервелде, эту конструкцию даже необязательно называть роботом. Это скорее автономная машина, в которой физика заменяет логику. Если правильно понять, как устроено взаимодействие материалов и сил, можно добиться удивительных результатов без сложной электроники.
Такие разработки могут лечь в основу новых медицинских устройств — например, капсул, которые доставляют лекарство в нужную часть тела. Также возможны носимые устройства, экзокостюмы, которые усиливают движения человека, подстраиваясь под его шаг. Особенно важна такая технология в экстремальных условиях, например, в космосе, где электроника может не выдержать нагрузок.
Это исследование предлагает другой взгляд на робототехнику: не сложность, а простота, не управление, а взаимодействие. И, возможно, именно за такими подходами будущее. Иногда сложных движений можно добиться не за счет электроники, а благодаря самой форме и материалу. Именно так работает другой необычный робот, способный совершать прыжки на высоту в десятки раз выше своего роста — подробнее об этом вы можете узнать в этой статье.
