Команда исследователей под руководством профессора Джоном Дабири вдохновилась природой и совместила современным электронные технологии с природными навигационными механизмами медуз, которые прекрасно перемещаются в толще воды даже в самых сложных условиях. Результатом работ обещают стать высокоэффективные бионические роботы-медузы, которые смогут нести в своей «шляпке» полезную нагрузку и передавать полученные в океане данные на поверхность.
У настоящих медуз нет мозга, они не способны принимать осознанные решения о том, как лучше двигаться в воде — непростой среде, условия в которой постоянно меняются. И ученые задались вопросом: каким должно быть подобие мозга, который бы управлял поведением робота, созданного на основе такого существа?
Ответ на этот вопрос оказался проще, чем предполагалось, и ученые нашли его случайно. Сотрудник Брауновского университета Питер Гуннарсон работал с роботом CARL-Bot (Caltech Autonomous Reinforcement Learning roBot) — он был построен несколько лет назад в рамках работы по включению искусственного интеллекта в навигационную технику автономных устройств. Однако оказалось, что для принятия такой системой решений под водой ИИ не нужен.
Гуннарсон хотел понять, как именно течение толкает робота. Для этого в резервуаре, в котором он двигался, специально создали вихревые кольца при помощи специального двигателя в стенке. При измерении движений CARL-Bot в потоке с помощью установленного на роботе акселерометра, оказалось, что устройство периодически само использует возникающую в воде турбулентность для перемещения. Это натолкнуло ученых на мысль: а можно ли заставить робота осознанно «ловить волну»?
Оказалось, что можно. Исследователи запрограммировали робота на выполнение самых простых команд: определять направление вихря и либо использовать его силу, либо избегать столкновения. Такой подход позволяет роботу двигаться без значительных энергетических затрат — достаточно в нужный момент просто поддаваться потоку.
Метод напоминает то, как птицы используют восходящие потоки воздуха для полета без взмахов крыльев, а рыбы позволяют течению нести себя, экономя силы. Разница лишь в том, что у животных есть развитая система органов чувств и мозг, тогда как CARL-Bot скорее напоминает медузу: он справляется с задачей, имея всего один сенсор и самые примитивные алгоритмы управления.
Ученые уже заняты интеграцией своей технологии в бионические медузы. Используя те же акселерометры, они смогут не только передвигаться с минимальными усилиями, но и делать это более эффективно, подстраиваясь под окружающую среду. Такой подход открывает перспективы для создания дешевых и энергоэффективных подводных роботов-исследователей, которые смогут самостоятельно работать в труднодоступных местах океана и собирать данные о его состоянии без управления человеком.
Тем временем ученые разработали новый тип питания мягких роботов.
