Sofortige Evolution: KI entwirft in Sekundenschnelle neue Roboter von Grund auf

Um die neue KI zu testen, gaben die Forscher dem System eine einfache Aufforderung: Entwerfen Sie einen Roboter, der über eine ebene Fläche laufen kann. Während die Natur Milliarden von Jahren brauchte, um die erste laufende Art zu entwickeln, beschleunigte der neue Algorithmus die Evolution auf Blitzgeschwindigkeit und entwarf in nur wenigen Sekunden einen erfolgreich laufenden Roboter.

Doch das KI-Programm ist nicht nur schnell. Es läuft auch auf einem leichten Personalcomputer und entwirft völlig neuartige Strukturen von Grund auf. Dies steht in krassem Gegensatz zu anderen KI-Systemen, die oft energiehungrige Supercomputer und enorm große Datensätze erfordern. Und selbst nach der Verarbeitung all dieser Daten sind diese Systeme an die Grenzen der menschlichen Kreativität gebunden und ahmen nur die früheren Werke der Menschen nach, ohne die Fähigkeit zu haben, neue Ideen zu generieren.

Die Studie wird am 3. Oktober in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht.

„Wir haben einen sehr schnellen KI-gesteuerten Designalgorithmus entdeckt, der die Staus der Evolution umgeht, ohne auf die Voreingenommenheit menschlicher Designer zurückzugreifen“, sagte Sam Kriegman von Northwestern, der die Arbeit leitete. „Wir sagten der KI, dass wir einen Roboter wollten, der über Land laufen kann. Dann drückten wir einfach einen Knopf und schon war es los! Im Handumdrehen wurde ein Bauplan für einen Roboter erstellt, der überhaupt nicht wie ein Tier aussieht, das jemals auf der Erde gelebt hat.“ . Ich nenne diesen Prozess ‚sofortige Evolution‘.“

Kriegman ist Assistenzprofessor für Informatik, Maschinenbau sowie Chemie- und Bioingenieurwesen an der McCormick School of Engineering im Nordwesten, wo er Mitglied des Center for Robotics and Biosystems ist. David Matthews, ein Wissenschaftler in Kriegmans Labor, ist der Erstautor der Arbeit. Kriegman und Matthews arbeiteten vor ihrer bahnbrechenden Entdeckung mehrere Jahre lang eng mit den Co-Autoren Andrew Spielberg und Daniela Rus (Massachusetts Institute of Technology) und Josh Bongard (University of Vermont) zusammen.

Von Xenobots zu neuen Organismen

Anfang 2020 erregte Kriegman große Aufmerksamkeit in den Medien mit der Entwicklung von Xenobots, den ersten lebenden Robotern, die vollständig aus biologischen Zellen hergestellt wurden. Nun betrachten Kriegman und sein Team ihre neue KI als den nächsten Fortschritt auf ihrem Weg, das Potenzial künstlichen Lebens zu erforschen. Der Roboter selbst ist unscheinbar, klein, matschig und unförmig. Und vorerst besteht es aus anorganischen Materialien. Aber Kriegman sagt, es sei der erste Schritt in einer neuen Ära von KI-entworfenen Werkzeugen, die wie Tiere direkt auf die Welt einwirken können.

„Wenn die Leute diesen Roboter betrachten, sehen sie möglicherweise ein nutzloses Gerät“, sagte Kriegman. „Ich sehe die Geburt eines brandneuen Organismus.“

Null bis zum Gehen innerhalb von Sekunden

Während das KI-Programm mit jeder Eingabeaufforderung starten kann, begannen Kriegman und sein Team mit einer einfachen Aufforderung, eine physische Maschine zu entwerfen, die über Land laufen kann. Hier endete der Input der Forscher und die KI übernahm.

Der Computer startete mit einem Block in der Größe eines Stücks Seife. Es könnte wackeln, aber definitiv nicht laufen. Da die KI wusste, dass sie ihr Ziel noch nicht erreicht hatte, überarbeitete sie das Design schnell. Bei jeder Iteration bewertete die KI ihr Design, identifizierte Fehler und schnitzte den simulierten Block weg, um seine Struktur zu aktualisieren. Schließlich könnte der simulierte Roboter auf der Stelle hüpfen, dann vorwärts hüpfen und dann schlurfen. Nach nur neun Versuchen entstand schließlich ein Roboter, der die Hälfte seiner Körperlänge pro Sekunde zurücklegen konnte, also etwa halb so schnell wie ein durchschnittlicher Mensch.

Der gesamte Designprozess, vom formlosen Block ohne Bewegung bis zum vollwertigen Laufroboter, dauerte auf einem Laptop nur 26 Sekunden.

„Jetzt kann jeder die Evolution in Aktion beobachten, während die KI in Echtzeit immer bessere Roboterkörper erzeugt“, sagte Kriegman. „Die Weiterentwicklung von Robotern erforderte früher wochenlanges Ausprobieren auf einem Supercomputer, und bevor Tiere auf unserer Welt rennen, schwimmen oder fliegen konnten, vergingen natürlich Milliarden und Abermilliarden Jahre des Ausprobierens. Das liegt daran, dass die Evolution keine Voraussicht hat.“ Es kann nicht in die Zukunft blicken, um zu wissen, ob eine bestimmte Mutation vorteilhaft oder katastrophal sein wird. Wir haben einen Weg gefunden, diese Augenbinde zu entfernen und so Milliarden von Jahren der Evolution auf einen Augenblick zu komprimieren.“

Beine neu entdecken

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