Юный техник, 2012 № 09

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

Терминатор уже не фантастика

Плоский лист из особого материала на основе стекловолокна и углеродных композитов внешне похож на обычную бумагу. Но стоит ее нагреть, и «бумага» сама складывается в кораблик или самолетик по принципу оригами.

Весь «фокус» заключается в эффекте запоминания первоначальной формы, который ранее был свойственен лишь некоторым сплавам на основе никеля (например, материал нитинол). Теперь же исследователям Массачусетского технологического института и Гарвардского университета удалось создать материал с памятью на основе углеродного композита.

Лист разделен на 16 квадратов, каждый из которых, в свою очередь, разделен на два треугольника. По границам между квадратами и треугольниками и происходят заранее запрограммированные сгибы в ту или иную сторону. Причем по задумке авторов исследования, элементы, по которым происходят сгибы, могут быть в зависимости от конкретной необходимости увеличены или уменьшены. И сами пластиковые листы могут иметь достаточно большие размеры, чтобы годились не только для изготовления игрушечных самолетиков. Из таких заготовок, полагают исследователи, в скором будущем изготовят, например, автомобили-вездеходы, которые по ходу движения будут приспосабливаться к изменяющейся местности, или летательные аппараты, которые смогут изменять свою форму прямо в ходе полета.

Однако такие «чудеса» станут возможны на практике лишь после того, как каждая клетка материала, а еще лучше — каждая молекула получит зачатки интеллекта и сможет воспринимать команды со стороны или изменять состояние по своему собственному «разумению».

Над этой проблемой работают исследователи Мичиганского университета. Объектом их пристального внимания являются так называемые Avidiaiis (авиданцы). Это не микробы или какие-то инопланетные формы жизни из научной фантастики, а виртуальные создания Карла Офриа и его коллег из лаборатории искусственного интеллекта. Ученые создали особый виртуальный мир, который называется Авида. Его населяют некие существа, основу строения которых составляют не ДНК, как обычно, а строки закодированных инструкций для компьютера.

Тем не менее, события в этом мире во многом похожи на реальную жизнь. Так, например, авиданцы конкурируют друг с другом за жизненные ресурсы, стремятся к размножению и совершенствованию.

Подобно микроорганизмам, Avidiaiis занимают очень мало места, имеют короткие сроки смены поколений. Но в отличие от микробов, их эволюция может быть остановлена в любое время. Или повернута вспять, чтобы исправить ранее допущенную ошибку.

«Цель такой искусственной эволюции — создать виртуальные формы жизни, которые бы имели собственную наследственную память и зачатки интеллекта», — поясняет один из исследователей, Роберт Пеннок.

Эксперименты в Авиде почти всегда начинают с простейших организмов, способных клонировать только себя. Чтобы заставить их развиваться, экспериментаторы принуждают их обитать в конкурентной среде, где приходится бороться за выживание и количество «пищи».

Чтобы следующее поколение было приспособлено к условиям обитания лучше предыдущего, нужно заложить в каждый псевдоорганизм не только инстинктивное стремление занять территорию с возможно большими запасами энергии и пищи, но и генетическую память, позволяющую накапливать из поколения в поколение лучшие качества того или иного авиданца. Например, Avidians развивали в себе способность сравнить питание в различных местах и запоминать наиболее богатые районы, умение ориентироваться как в пространстве, так и в жизненной ситуации.

Механизм запоминания, обучения, приводящий из поколения в поколение к усовершенствованию авиданцев, заинтересовал биологов. «Работа коллег позволяет предположить, что эволюционное умение решать простые навигационные проблемы зависит от развивающейся кратковременной памяти и в живой природе», — полагает зоолог Фред Дайер.

Исследования сложного поведения виртуальных организмов позволяют не только пролить свет на эволюцию органической жизни. С одной стороны, они помогают детально разбираться в механизмах памяти, работы ума, а с другой — конструировать все более совершенные системы искусственного интеллекта.

Джеф Клун, еще один исследователь из Мичиганского университета, полагает, что авиданцев в какой-то мере можно сравнить с нейронами мозга, которые не только сами соображают, что к чему, но и могут поделиться информацией с соседями, сообща решая ту или иную задачу. Ученый ныне работает с системой, называемой HyperNEAT, которая использует принципы биологии, чтобы получать большое количество цифровых нейронов, используя небольшое количество основных правил.

«В природе расположение ячейки эмбриона часто определяет его функции — станет ли она затем клеткой сердца или почки, к примеру, — поясняет Клун. — Так и в HyperNEAT роль каждого искусственного нейрона определяется координатами его расположения в матрице уравнений. А это, в свою очередь, означает, что вы можете создать сложный мозг из относительно небольшого числа компьютеризированных инструкций, или «генов».

Учитывая, что микрочипы ныне становятся все меньше (в обозримом будущем, роль активных элементов в киберустройствах будут играть даже отдельные молекулы), это открывает принципиальную возможность создания не только материалов с памятью, но и «разумных» композитов, самостоятельно меняющих свои свойства в зависимости от поставленной задачи.

Этими разработками весьма интересуются представители Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) при Министерстве обороны США. Они полагают, что дальнейшие исследования в данном направлении могут привести и к созданию роботов-трансформеров.

Помните, как там человекоподобный робот способен, растекшись металлической кляксой, проникнуть сквозь преграду, а потом без труда восстановить былую форму?..

Такой робот оказывается и практически неуязвим — даже разорванный на множество частей взрывом, он снова воссоздается в первоначальном виде. А все потому, что каждая частица его кибертела, каждая молекула не только обладает своим собственным интеллектом, но может быть подчинена единой цели, решению общей задачи.

Правда, многие эксперты полагают, что от идеи до ее реализации еще «дистанция огромною размера», поскольку современные разработки, как вы убедились, больше напоминают детские игры, чем серьезные технологии, готовые к практическому применению. Однако время бежит быстро, а поколения микрочипов сменяют друг друга в микроэлектронике и того быстрее. Сейчас суперкомпьютеры, как известно, уже запросто обыгрывают людей при игре в такую интеллектуальную игру, как шахматы. Сами они, еще недавно размещавшиеся в огромных залах, ужались до объема нескольких шкафов, а в скором времени по внешнему виду будут неотличимы от ноутбуков.

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ