Evolución instantánea: la IA diseña nuevos robots desde cero en segundos

Para probar la nueva IA, los investigadores le dieron al sistema un mensaje simple: diseñar un robot que pueda caminar sobre una superficie plana. Si bien a la naturaleza le tomó miles de millones de años desarrollar la primera especie andante, el nuevo algoritmo comprimió la evolución a la velocidad del rayo, diseñando un robot andante con éxito en cuestión de segundos.

Pero el programa de IA no sólo es rápido. También se ejecuta en una computadora personal liviana y diseña estructuras completamente novedosas desde cero. Esto contrasta marcadamente con otros sistemas de IA, que a menudo requieren supercomputadoras que consumen mucha energía y conjuntos de datos colosalmente grandes. E incluso después de procesar todos esos datos, esos sistemas están atados a las limitaciones de la creatividad humana, y solo imitan trabajos pasados ​​de los humanos sin la capacidad de generar nuevas ideas.

El estudio se publicará el 3 de octubre en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

"Descubrimos un algoritmo de diseño muy rápido impulsado por IA que evita los atascos de la evolución, sin caer en el sesgo de los diseñadores humanos", dijo Sam Kriegman de Northwestern, quien dirigió el trabajo. "Le dijimos a la IA que queríamos un robot que pudiera caminar por la tierra. Luego simplemente presionamos un botón y ¡listo! Generó un plano para un robot en un abrir y cerrar de ojos que no se parece en nada a ningún animal que haya caminado sobre la tierra. ... A este proceso lo llamo 'evolución instantánea'".

Kriegman es profesor asistente de informática, ingeniería mecánica e ingeniería química y biológica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern, donde es miembro del Centro de Robótica y Biosistemas. David Matthews, científico del laboratorio de Kriegman, es el primer autor del artículo. Kriegman y Matthews trabajaron estrechamente con los coautores Andrew Spielberg y Daniela Rus (Instituto Tecnológico de Massachusetts) y Josh Bongard (Universidad de Vermont) durante varios años antes de su descubrimiento revolucionario.

De xenobots a nuevos organismos

A principios de 2020, Kriegman atrajo la atención de los medios de comunicación por el desarrollo de xenobots, los primeros robots vivos fabricados enteramente a partir de células biológicas. Ahora, Kriegman y su equipo ven su nueva IA como el próximo avance en su búsqueda para explorar el potencial de la vida artificial. El robot en sí es sencillo, pequeño, blando y deforme. Y, por ahora, está fabricado con materiales inorgánicos. Pero Kriegman dice que representa el primer paso en una nueva era de herramientas diseñadas por IA que, como los animales, pueden actuar directamente sobre el mundo.

"Cuando la gente mira este robot, puede que vean un aparato inútil", dijo Kriegman. "Veo el nacimiento de un organismo completamente nuevo".

De cero a caminar en segundos

Si bien el programa de IA puede comenzar con cualquier indicación, Kriegman y su equipo comenzaron con una simple solicitud para diseñar una máquina física capaz de caminar sobre tierra. Ahí es donde terminó el aporte de los investigadores y la IA tomó el control.

La computadora comenzó con un bloque del tamaño de una pastilla de jabón. Podría moverse pero definitivamente no caminar. Sabiendo que aún no había logrado su objetivo, la IA rápidamente repitió el diseño. Con cada iteración, la IA evaluó su diseño, identificó fallas y redujo el bloque simulado para actualizar su estructura. Con el tiempo, el robot simulado podría rebotar en su lugar, luego saltar hacia adelante y luego arrastrarse. Finalmente, después de sólo nueve intentos, generó un robot que podía caminar la mitad de la longitud de su cuerpo por segundo, aproximadamente la mitad de la velocidad de una zancada humana promedio.

Todo el proceso de diseño, desde un bloque informe sin movimiento hasta un robot andante, tomó sólo 26 segundos en una computadora portátil.

"Ahora cualquiera puede observar la evolución en acción a medida que la IA genera cada vez mejores cuerpos de robots en tiempo real", dijo Kriegman. "Anteriormente, los robots en evolución requerían semanas de prueba y error en una supercomputadora y, por supuesto, antes de que cualquier animal pudiera correr, nadar o volar alrededor de nuestro mundo, hubo miles de millones de años de prueba y error. Esto se debe a que la evolución no tiene previsión. "No puede ver el futuro para saber si una mutación específica será beneficiosa o catastrófica. Encontramos una manera de quitar esta venda, comprimiendo así miles de millones de años de evolución en un instante".

Redescubriendo las piernas

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