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image credit:ValeroLab/youtube

 足をカクカクと震わせながら必死に立ち上がろうとする生まれたての子鹿の姿からもわかるように、生れ出た瞬間、危険なこの世へデビューする。

 歩くことすらままならない瞬間を肉食動物に襲われたら、手も足も出ない。ゆえに自然界では、多くの種が生まれて数分のうちに自分で歩けるよう進化を遂げてきた。

 これは生物学者やロボット学者をかねてから驚嘆させてきた、驚くべき進化の妙技である。

 今回、こうした自然の驚異からインスピレーションを得たアメリカ・南カリフォルニア大学の研究者が、あらかじめ定められた動作プログラムがなくとも、ランダムな動きを繰り返すことで、あっという間に歩き方を学習できるAI制御ロボットレッグの開発に世界で初めて成功した。
 
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 この自然界をヒントに開発したアルゴリズムを使えば、何もない状態からたった5分で歩き方を覚えられるばかりか、特に新しくプログラムすることなく別の環境に適応したりといったこともできる。

現時点において、ロボットが世界を動き回れるよう訓練するには、数ヶ月や数年もかかります。そこで私たちは、自然界で見られるような、すばやい学習・適応を実現したいと思っています

と研究の最終著者フランシスコ・J・バレロ=クエバス教授は話す。


Autonomous functional movements in a tendon-driven limb via limited experience - Supplemental 1

赤ちゃんの学習プロセスを模倣


 研究チームのアリ・マルジャニネジャド氏によると、これは赤ちゃんの学習方法に似ているのだという。

 ロボットはまず「モーターバブリング(motor babbling)」という自由な動きを通じて環境を理解しようとする。足を適当に動かすことで、足と環境が作用する内部マップを構築するのだ。

 これは行動を通じた学習プロセスであって、学習の指針となるコンピューターシミュレーションの類があらかじめ設定されているわけではない。

 これが重要なのは、あらゆる状況を想定してコードを書くことなどできないからだ。事前にロボットをプログラムするようなやり方では、いずれ想定外の状況に遭遇し、きちんと対応できなくなってしまう。

 一方、似たよう経験から学習できるロボットならば、解決策を見出し、それを必要に応じて応用することができる。

 その解決策は完璧なものではないかもしれないが、それでも目の前の状況に十分対応できるだろう。

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image credit:ValeroLab/youtube

ロボットに個性が生まれる。応用の可能性もさまざま


 このボディと環境を発見するプロセスを通じて、ロボットの足はそれぞれの経験から自分にうまくいく歩行パターンを編み出す。

 「ロボットは限られた経験の中から問題の解決法を見つけ出し、それが個々にとっての習慣というか、個性になります。優美な歩き方もあるでしょうし、だらしない歩き方もあるでしょうね」とバレロ=クエバス教授は言う。

 歩行パターンを見るだけで、どのロボットなのか判別することもできるかもしれない。



Autonomous functional movements in a tendon-driven limb via limited experience - Supplemental 2



 技術の応用についてはさまざまな事柄が考えられる。だが着用者にとって直感的で、かつ個々人の癖に対応できなければならない、義足や外骨格スーツのような補助技術に特に有望だ。

 「外骨格スーツなどの補助装置は、使用者の動きを解釈して、彼らが欲していることに沿えなければなりませんからね。」

 また宇宙探査や救助活動の分野でも大いに有効だろうという。

 こうした分野で用いられるロボットは、未知の惑星や災害後の危険な状況の中で、人間の補助や監督がない状況でも必要なことをやってのけられることが望ましい。

 バレロ=クエバス教授らのロボットなら、たとえば低重力や高重力環境、あるいは大雨でぬかるみ、瓦礫が散乱するような場所でもきちんと対応できることだろう。
 
 この研究は『Nature Machine Intelligence』に掲載された。

References:A robotic leg, born without prior knowledge, learns to walk/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2019年03月21日 16:50
  • ID:aKpKmwDc0 #

学習による個性のことなんざ考えたことなかった

2

2. 匿名処理班

  • 2019年03月21日 17:06
  • ID:ryImi2.w0 #

火星で、どのような移動方法が合理的なのか試してみると面白いだろうな。

3

3. 匿名処理班

  • 2019年03月21日 18:09
  • ID:oihpiIfp0 #

鹿も赤ちゃんも歩けるようになった要因は学習だけではない
一番の要因は歩行するに必要な肉体の習得だ

赤ちゃんも最初から成人の肉体があればよちよち歩きの学習なぞ必要ない
鹿のようにすぐ歩ける

ロボットの構造(肉体)によって結果は変わってくるのに
学習のみに焦点を当てるような狭い視点では良い研究はできないな

4

4. 匿名処理班

  • 2019年03月21日 19:02
  • ID:QmDvCIHB0 #

合理的な歩き方、優美な歩き方
ロボットはどんな風に行動を進化させるかな?

5

5. 匿名処理班

  • 2019年03月21日 20:40
  • ID:6Ns.bbTM0 #

※3
総合的な視点も確かに必要ですが、この研究の目的は「外界からの学習プロセスの成果を純粋に比較する」ためだから、あえて構造は単純化しているんでしょう。基礎研究としては間違ってないと思いますが。複雑な構造にそれを応用していく、それはこの研究の次のステップとして当然想定されていると思いますよ。考えられる応用技術まで言及されてますから。

6

6. 匿名処理班

  • 2019年03月21日 23:19
  • ID:auespaIw0 #

なんだかロボットへの育児欲がわきそうだ

7

7. 匿名処理班

  • 2019年03月22日 01:40
  • ID:7u0949yC0 #

※4
そういえば、コンピュータ内のシミュレーションで
2足だか4足だかの歩行を試行錯誤学習させるプログラムが、
何世代目だかでふと転倒してゴロゴロ横転を始め
以後そっちの方が速いんでゴロゴロ横転で進むよう進化した、
という動画を見た時は大笑いした。

他にも、ブレイクダンスみたいに
頭を支点にして脚をぐるんぐるん大きく振って進む方法とか。

関節や表皮の「痛み」、ないし機械だとしても
「破損や摩耗ダメージの受けやすさ」等の条件を設定していないと、
生身の生物では有り得ない「“合理的”な動き」が
あみ出されるのかと、興味深かった。

8

8. 匿名処理班

  • 2019年03月22日 05:15
  • ID:rtkXSVGA0 #

※3
あんた毎回的外れな難癖コメしてるよなw

9

9. 匿名処理班

  • 2019年03月22日 10:51
  • ID:UkJZUVAW0 #

※3
無理だよ。スポーツ経験無い人には理解出来ないだろうけど、筋肉の使い方を覚えるのは至難の技。手本を見ながら試行錯誤する期間がどうしても必要。そして手本を覚える記憶力が必要だし、手本を見て考察する能力も必要。乳児は脳みそフル回転で様々な実験をしている。

10

10. 匿名処理班

  • 2019年03月22日 16:33
  • ID:XdP0.50U0 #

※3
んなこたあない。脳出血で倒れた母親がまた歩いて料理できるようになるまで大変なリハビリが必要だった。意識して身体を動かすことはとても大変なんだぜ

11

11. 匿名処理班

  • 2019年03月22日 19:22
  • ID:qlas.PIe0 #

※3
アノッ……これってほとんど実験なので
世の中に見せてどうこうと
そういうものじゃないんです
ハァイ、ハイ……

12

12. 匿名処理班

  • 2019年03月23日 08:00
  • ID:8oBXogzX0 #

これと遺伝的アルゴリズムの手法を組み合わせたらもっとすごそう。

13

13. 匿名処理班

  • 2019年03月28日 18:34
  • ID:5CCbNen.0 #

>>3
なんと鋭い洞察・・・貴方は一体何者?!

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