Evolutie inzetten voor goed aangepaste robots

Hoe leidt samenspel tussen lichaam, brein en omgeving tot intelligent gedrag?

Guszti EibenGuszti Eiben, hoogleraar Kunstmatige Intelligentie, werkt aan robots die zich voortplanten en evolueren. ‘Ons project heeft drie doelen’, zegt hij. ‘Samen met biologen en filosofen stellen we ons fundamentele vragen over het ontstaan van intelligentie. Daarnaast ontwikkelen we een revolutionaire manier om innovatieve robots te ontwerpen voor in bijvoorbeeld fabrieken of mijnen. En we leggen de basis voor een nieuwe vorm van wetenschapscommunicatie: een aaibare ‘robot zoo’ die een groot publiek inspireert tot nadenken over evolutie en robots.’

Intelligente wezens
In de natuur heeft de evolutie bewezen voor goed aangepaste soorten en intelligente wezens te kunnen zorgen. Guszti Eiben verwacht daarom dat als hij evolutietheorie met computertechnologie en robottechnologie combineert, er ook goed werkende robots zullen ontstaan. ‘Daarbij stellen we ons dezelfde vragen die biologen zich stellen’, zegt Eiben. ‘Zoals: Hoe leidt het samenspel tussen lichaam, brein en de omgeving tot intelligent gedrag?’

Lichaamsvormen
Het ‘lichaam’ van de robot bestaat uit de romp, de sensoren en de metalen en kunststof onderdelen waaruit de grijparm(en) zijn opgebouwd; het ‘brein’ wordt gevormd door de algoritmes die deze onderdelen aansturen. Hoe goed werkende robots er in bepaalde omgevingen uit kunnen zien, onderzoekt de groep met echte robots, met virtuele robots en met combinaties van die twee. 

Robotkinderen
Om robots te laten evolueren moeten ze kinderen kunnen krijgen. In 2016 slaagde Guszti Eibens team er als eerste in de wereld in om uit twee kruipende labrobots met ieder vier ledematen een nieuwe robot te krijgen. Die ouderrobots waren erin geslaagd een rood lampje te bereiken en daar draadloos contact met elkaar te maken. Hun algoritmes voor de aansturing en de aanmaak van onderdelen werden daardoor naar een programma gestuurd, dat ze willekeurig mengde, net als bij voortplanting. Met hulp van een 3D-printer verkregen de nakomelingen zo een mix van de onderdelen en aansturingsalgoritmes van de ouders.

Woestijnachtig
Guszti Eiben: ‘Bij virtuele robots hebben we al gezien dat in een vlakke, woestijnachtige omgeving, een handige lichaamsvorm met de juiste onderdelen op de juiste manier gemonteerd, belangrijker is voor overleving en voortplanting dan de aansturing van de delen door de software. We zien ook dat in zulke vlakke omgevingen dezelfde typen virtuele lichaamsvormen ontstaan die in de natuur ook voorkomen: de pinguïn- en salamandervorm.’

Kerncentrales
Een volgende stap is (virtuele) robots laten evolueren op (gesimuleerde) zeebodems, in fabrieksruimtes of in bloedbanen, waar ze bepaalde taken moeten vervullen. Wat voor lichaamsvormen en hersenen moeten ze dan hebben? De groep werkt nu onder andere samen met drie Engelse universiteiten aan robots die verlaten kerncentrales kunnen opruimen, een taak die ze moeten kunnen vervullen tussen geulen, spelonken, mogelijk gevaarlijke vloeistoffen en wellicht ingestorte gedeelten.

Voor Eiben is de fundamentele vraag hoe (kunstmatige) evolutie werkt het belangrijkste. Tegelijkertijd wil hij dat zijn onderzoek praktisch nut heeft: ‘Maar als dat nut pas over vijf of tien jaar blijkt, is het goed.’