Robots evolueren als levende wezens, beïnvloed door genetische en omgevingsfactoren

Hoe ontwerp je een robot die problemen moet oplossen waarvan je zelf de aard nog niet kent? Het antwoord: deze robot kun je niet ontwérpen. Wel kun je systeem maken waarin robots zichzelf verbeteren door middel van evolutionaire principes. Promovendus Karine Miras onderzocht hoe de omgeving op een directe en indirecte manier het kunstmatige leven van robots beïnvloedt. “We zijn erin geslaagd een systeem te ontwerpen waarin robots evolueren als levende wezens, beïnvloed door genetische en omgevingsfactoren.”

08-09-2020 | 15:18

We kunnen als mensen onze eigen complexiteit nauwelijks bevatten. Het is dus niet toereikend om onze eigen intelligentie te gebruiken voor het ontwerpen van robots. Wel kunnen we het systeem kopiëren dat heeft geleid tot onze menselijke intelligentie: het systeem van evolutie.

Natuurlijke selectie
Karine Miras boog zich over de vraag hoe robots kunnen evolueren als levende wezens. Hiervoor moeten zowel hun lichaam als hersenen onderhevig zijn aan het evolutionaire principe van natuurlijke selectie: ze worden geboren, vinden een partner waarmee ze paren en krijgen nakomelingen. Om dit te kunnen simuleren, creëerde Miras een innovatieve kunstmatige DNA-structuur, die zich laat reguleren door zijn omgeving. Tegelijkertijd voerden andere promovendi van dezelfde onderzoeksgroep, Computational Intelligence onder leiding van AI-hoogleraar Guszti Eiben, tests uit op een aantal geprinte robots, die dus niet alleen hersenen (software) hebben, maar ook een lichaam (hardware). Miras: "De onderzoekers zijn erin geslaagd een systeem te ontwerpen waarin robots evolueren als levende wezens, beïnvloed door genetische en omgevingsfactoren. Hierdoor kwamen wezens tevoorschijn die evolueerden en strategieën ontwikkelden (lichamen, hersenen en gedrag) om te overleven."

Omgeving creëert selectiedruk
De omgeving heeft (een directe en indirecte) invloed op evolutie en dus ook op de evolutie van robots. In het echte leven creëert de omgeving een selectiedruk om bepaalde fenotypische (waarneembare eigenschappen) en gedragskenmerken naar voren te laten komen. Dat is de indirecte invloed op de evolutie. Voor kunstmatige levenssystemen is het veel moeilijker om dezelfde resultaten te bereiken. Dat komt omdat er in de natuur een veelheid aan factoren is die nauwelijks kunnen worden nagebootst in de eenvoudige experimentele opstellingen die op dit moment haalbaar zijn. Toch kon Miras gevallen demonstreren waarin een verandering in de omgeving een verandering in fenotypische en gedragskenmerken induceert.

Genexpressie
De omgeving heeft daarbij ook een directe invloed op de genexpressie van levende wezens, waardoor lichamen en hersenen veranderen indien omgevingsfactoren veranderen (fenotypische plasticiteit). Voorbeelden zie je in het dieren- en plantenrijk, bijvoorbeeld gewervelde soorten die gedurende de verschillende seizoenen kleurveranderingen ondergaan. Miras toont aan dat een dergelijk natuurlijk proces gereproduceerd kan worden met robots, waardoor robots ontstaan die beter aangepast zijn aan hun omgeving.

Robotdieren
Miras ontdekte tot slot nog iets anders bijzonders: terwijl de robots in het lab evolueerden, zagen de onderzoekers een opkomst van robots die zich heel erg als dieren voortbewegen en zelfs een vergelijkbare vorm hebben. Dat is te zien in deze video. Deze robots zijn dus niet ontworpen om eruit te zien en te bewegen als dieren: deze oplossingen zijn voortgekomen uit het kunstmatige systeem, gebaseerd op de principes van evolutie. Dit bewijst het potentieel van dit systeem om intelligentie te creëren, niet alleen via de hersenen, maar ook via het lichaam.

Karine Miras promoveert op 17 september. Meer informatie over het proefschrift.