В бой идут одни червяки

В робототехнике назревает очередная революция. Использование генетических алгоритмов обещает сделать машины столь же выносливыми, сколь и живые существа.

Роботы воспеваются литераторами вот уже почти сотню лет. А в последние пятьдесят - делают несомненные самостоятельные успехи, перейдя с бумажных страниц в пластикометаллическую плоть. Но и самые современные, самые интеллектуальные образцы таких автоматов до смешного беспомощны: человекоподобный Asimo от Honda, пожимающий руки на приёмах высоких гостей и режущий красные ленточки на презентациях, не в состоянии даже самостоятельно подняться на ноги. Способность же человека, да и вообще любого живого организма продолжать функционировать после получения повреждений корпуса и конечностей, кажется для робототехники и вовсе задачей фантастической. Впрочем, очередная революция близка: по крайней мере одна группа исследователей уже воплотила в действующем прототипе интеллектуальный автомат, способный сохранять работоспособность даже после серьёзных механических нарушений в конструкции.

Уникальный прототип, созданный специалистами британской компании BAE Systems (гигант, работающий по военным заказам правительства) и продемонстрированный журналистам британского же еженедельника New Scientist, назван Snakebot (буквальный перевод звучит как "змеебот"). Предназначенный для проведения разведопераций в тылу врага, он сильно отличается от тех роботов, что конструируют "на гражданке": Snakebot лишён колёс и ног, и передвигается, используя сегменты своего червеобразного тела. Продолговатое тело составлено из множества пенопластовых полых камер, внутри которых пропущены три нити из металлического сплава, обладающего эффектом памяти (старый добрый нитинол - сплав титана с никелем). Нити служат своеобразными мускулами: их нагревают, пропуская импульсы электрического тока, вызывая тем самым их сокращение, и после снятия напряжения они обретают первоначальную форму, заставляя робота двигаться в чём-то подобно червям или змеям.

Вместо написания управляющей программы с жёсткой логикой, слепо копирующей движение живых существ, разработчики Snakebot применили для управления процессом перемещения специальную компьютерную программу, построенную на генетическом алгоритме. Основой всего стали несколько десятков чисел, названных "цифровыми хромосомами". Комбинация битов в каждой хромосоме кодирует последовательность электрических импульсов, подаваемых на тот или иной мускул в теле робота. При этом изначально содержимое хромосом задано случайным образом. Начиная работу, электронный мозг Snakebot пытается применить данный набор хромосом для перемещения робота, каждый раз замеряя пройденный путь. Те хромосомы, что обеспечили преодоление наибольшего расстояния, запоминаются, а остальные смешиваются друг с другом ("скрещиваются") и подвергаются небольшим случайным изменениям ("мутации"): полученное таким образом новое поколение хромосом опять проходит практическую проверку и цикл повторяется. Конечный результат нескольких итераций - хромосомный набор, который гарантирует наивысшую эффективность использования электромеханических ресурсов робота на данной поверхности. Иначе говоря, найдена самая лучшая программа движения.

А теперь представьте, что волею обстоятельств - шальной ли пулей, осколком ли - Snakebot оказывается повреждён. Сегменты, потерявшие способность самостоятельно двигаться, становятся балластом, но передвижение прерывается лишь ненадолго. Тот самый генетический алгоритм, который обеспечил нахождение наиболее эффективной последовательности управляющих импульсов в нормальном режиме, поможет и в аварийном: после генерации и проверки десятков наборов хромосом, Snakebot отыщет тот единственный, что сможет управлять им и в повреждённом состоянии. Конечно, вряд ли перемещение робота после "ранения" будет столь же быстрым, но, согласитесь, исправить это упущение по силам уже разве что только Господу Богу.

Самое замечательное, что лабораторные испытания подтверждают теорию. Сознательно выведя из работы несколько сегментов, исследователи получили смешно дрыгающегося, но всё же мобильного робота. А большего пока и не надо: оснащённый техникой для видеосъёмки и подслушивания, сброшенный с вертолёта, Snakebot должен пробраться во вражеский лагерь и затаиться, транслируя собираемые сведения через скоростной цифровой канал. Правда, о постановке на вооружение речи пока не идёт - видимо, слишком уж необычная идея...