الروبوتات في طريقها للسير كما يسير الإنسان

يمكن للنظرية النفسية أن تبدأ تحسينات في طريقة قدرة الروبوتات على المشي ، و ذلك بفضل دراسة حديثة لجامعة مانشستر University of Manchester.

هذه الدراسة التي جرت بالتعاون الفريد بين عالم نفسي سريري و مهندسي الروبوتات و رجل أعمال الروبوتات تم نشرها في 5 مارس/آذار 2020 في مجلة الأنظمة الذكية و الروبوتية Journal of Intelligent and Robotic Systems.

و قد قامت الدراسة بتحليل ما يحدث عندما تم استبدال الخوارزميات القياسية التي تقود روبوتاً ذاتي التوازن - مصنوع من ليغو Lego بسيط - بأخرى تعتمد على "نظرية التحكم الإدراكي" perceptual control theory.

فقد تم ترميز النظرية في داخل الروبوت الصغير ، مما سمح له بالتحكم في ما يشعر به، و بالتالي أصبح تتحرك بشكل أكثر فعالية ، تماماً كما يستطيع البشر و الحيوانات الأخرى الحركة.

و على الرغم من أن الروبوت يتحرك على عجلتين ، و الذي كان على شكل "بندول مقلوب" inverted pendulum ، مما يتطلب موازنة ذكية بطريقة مشابهة لكيفية الحفاظ على أجسادنا في وضع مستقيم عندما نمشي.

لذا ، كلما كان الروبوت أفضل توازناً ، كلما كان جاهزاً بشكلٍ أفضل للمشي مثل الإنسان.

القياسات على الروبوت الجديدة

في الدراسة ، كان الروبوت أكثر واقعية، يوازن بشكل أكثر دقة و أكثر سرعة و كفاءة من منافسيه من خلال تقييم بيئته على الأقل 100 مرة في الثانية.

و كذلك فهو ينتقل إلى موقع جديد ، حتى عندما يشعر بالانزعاج من التحركات الجانبية ، بشكل أكثر فعالية من منافسيه.

و عندما تمت برمجة الخوارزمية في الروبوت ، بدت أقل استقراراً و أكثر بشكل مفرط.

و على الرغم من استخدام نظرية التحكم الإدراكي على نطاق واسع في العلاجات النفسية ، و التدخلات التربوية ، فإن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها مقارنة استخدامها في الروبوتات في اختبار مباشر "وجهاً لوجه".

المقارنة بين الفكرة الجديدة و منهجين معتمَدَين في التحكم بالروبوتات

لقد قارنت الدراسة الجديدة نفس روبوت البندول المقلوب المبرمج، مع ثلاث وحدات تحكم برامج مختلفة.

اثنان منهم ، التحكم النسبي proportional control و المُنظِّم التربيعي الخطي LQR- Linear quadratic regulator  (تقلل خوارزمية LQR من مقدار العمل الذي يقوم به مهندس أنظمة التحكم لتحسين وحدة التحكم)، و الان يستخدمان على نطاق واسع من قبل المهندسين لبناء أحدث الروبوتات.

أما الثالثة ، نظرية التحكم الإدراكي ، فهي مستمدة في الأصل من الهندسة ، لكنها تأخذ "منظور من الداخل" ، تحدد :المدخلات المطلوبة" أو  "احتياجات " الروبوت.

يقول الدكتور وارين مانسيل Warren Mansell، المحاضر في علم النفس العيادي Clinical Psychology في جامعة مانشستر: "على الرغم من أن هذا يعتبر عملاً مبكراً ، إلا أنه من المحير أن نرى كيف أن النظرية العلمية المستخدمة لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من مشاكل الصحة العقلية، قد تساعد المهندسين في الواقع على تحسين تصميماتهم لأجهزة الذكاء الاصطناعي.

تحسين أداء سير الروبوتات ليكون أكثر واقعية

يقولس مانسيل "لم تتوافق الروبوتات بعد مع قدرات من هم في قصص الخيال العلمي مثل Star Wars و Blade Runner و لم يتقن أي منهم المشي على قدمين.

"و لكن استخدام هذه النظرية يمكن أن يمكّن العلماء من تحويل الروبوتات إلى آلات أكثر واقعية."

و يؤكد هذه الفكرة، الدكتور سيمون واتسون Simon Watson، كبير المحاضرين في الأنظمة الروبوتية Robotic Systems بجامعة مانشستر: "لقد طورت الطبيعة أكثر الأجهزة تعقيداً (التي نعرفها) ، لذا فإن القدرة على تنفيذ الخوارزميات المستوحاة منها، هي خطوة مهمة في قدرتنا على التطوير الإبداعي".

أما  توماس جونسون Thomas Johnson، طالب الدكتوراه الذي قام ببناء الروبوت و اختباره فيقول: "لقد أظهر هذا العمل نجاح التحكم بـ الروبوتات بنظرية التحكم الإدراكي. و  ورقة البحث هذه هي عرض مهم، لكيفية استفادة المهندسين في مجال الروبوتات من العالم الحي".

و كتأكيد على الاستفادة من العالم الحقيقي في تطوير الروبوتات يقول عالم الكمبيوتر الدكتور روبرت يونغ Rupert Young: "إن هذا البحث هو نظرة خاطفة على الطريقة الجذرية الجديدة، لفهم كيفية بناء أنظمة الروبوتات ، و هي ديناميكية تماماً، و قابلة للتكيف، على الرغم من الطبيعة الفوضوية التي لا يمكن التنبؤ بها، في العالم الحقيقي. و بناءً على نهج أنيق و طبيعي ، فهذا النموذج يحمل وعداً بتطوير روبوتات أكثر تعقيداً و أكثر استقلالية ".