Os robôs humanóides de hoje parecem notáveis, mas há uma falha de design que os impede

Assista ao Atlas Robot da Boston Dynamics fazendo rotinas de treinamento, ou os mais recentes humanóides da figura carregando uma máquina de lavar, e é fácil acreditar que a revolução do robô está aqui. Do lado de fora, parece que o único desafio restante é aperfeiçoar o software IA (inteligência artificial) para permitir que essas máquinas lidem com ambientes da vida real.

Mas os maiores players do setor sabem que há um problema mais profundo. Em um recente apelo a parcerias de pesquisa, a divisão de robótica da Sony destacou uma questão central que impedia suas próprias máquinas.

Observou que os robôs humanóides e imitadores de animais de hoje têm um “número limitado de articulações”, que cria uma “disparidade entre seus movimentos e os dos sujeitos que eles imitam, diminuindo significativamente seu valor …” A Sony está pedindo novos “mecanismos estruturais flexíveis” – em essência, corpos físicos mais inteligentes – para criar o movimento dinâmico que está ausente atualmente.

A questão principal é que os robôs humanóides tendem a ser projetados em torno de software que controla tudo centralmente. Essa abordagem “cérebro primeiro” resulta em máquinas fisicamente não naturais. Um atleta se move com graça e eficiência, porque seu corpo é uma sinfonia de articulações compatíveis, espinhos flexíveis e tendões semelhantes à mola. Um robô humanóide, por outro lado, é uma montagem rígida de metal e motores, conectada por articulações com graus limitados de liberdade.

Para combater o peso e a inércia de seu corpo, os robôs precisam fazer milhões de pequenas correções com fome de poder a cada segundo apenas para evitar derrubar. Como resultado, mesmo os humanóides mais avançados só podem funcionar por algumas horas antes de suas baterias se esgotarem.

Para colocar isso em perspectiva, o Optimus Robot da Tesla consome cerca de 500 watts de energia por segundo para uma caminhada simples. Um humano realiza uma caminhada rápida mais exigente usando apenas 310 watts por segundo. O robô está, portanto, queima quase 45% mais energia para realizar uma tarefa mais simples, o que é uma ineficiência considerável.

Retornos decrescentes

Então, isso significa que toda a indústria está no caminho errado? Quando se trata de sua abordagem central, sim. Corpos não naturais exigem um cérebro de supercomputador e um exército de atuadores poderosos, que por sua vez tornam os robôs mais pesados e sedentos de energia, aprofundando o próprio problema que pretendem resolver. O progresso da IA pode ser de tirar o fôlego, mas leva a retornos decrescentes.

O Optimus da Tesla, por exemplo, é inteligente o suficiente para dobrar uma camiseta. No entanto, a demonstração realmente revela sua fraqueza física. Um humano pode dobrar uma camiseta sem realmente olhar, usando seu senso de toque para sentir o tecido e guiar seus movimentos.

O Optimus, com suas mãos relativamente rígidas e com pobres, depende de sua poderosa visão e cérebro da IA para planejar meticulosamente todo movimento minúsculo. Provavelmente seria derrotado por uma camisa amassada em uma cama bagunçada, porque seu corpo carece da inteligência física para se adaptar ao estado imprevisível do mundo real.

O novo atlas totalmente elétrico da Boston Dynamics é ainda mais impressionante, com uma amplitude de movimento que parece quase estranha. Mas o que os vídeos de acrobacias virais não mostram é o que não pode fazer. Não conseguiu caminhar com confiança em uma rocha musgosa, por exemplo, porque seus pés não conseguem sentir a superfície para se conformar. Não conseguiu passar por um denso embrulho de galhos, porque seu corpo não pode ceder e depois voltar.

É por isso que, apesar dos anos de desenvolvimento, esses robôs permanecem principalmente plataformas de pesquisa, não produtos comerciais.

Por que os líderes da indústria já não estão buscando essa filosofia diferente? Uma razão provável é que as principais empresas de robótica de hoje são empresas fundamentalmente de software e IA, cuja experiência está na solução de problemas com a computação. Sua cadeia de suprimentos global é otimizada para apoiar isso com motores, sensores e processadores de alta precisão.

A construção de corpos de robôs fisicamente inteligentes requer um ecossistema de fabricação diferente, enraizado em materiais avançados e biomecânica, que ainda não está maduro o suficiente para operar em escala. Quando o hardware de um robô já parece tão impressionante, é tentador acreditar que a próxima atualização do software resolverá os problemas restantes, em vez de realizar a tarefa dispendiosa e difícil de redesenhar o corpo e a cadeia de suprimentos necessária para construí -lo.

Corpos autônomos

Esse desafio é o foco da Inteligência Mecânica (MI), que está sendo pesquisada por inúmeras equipes de acadêmicos em todo o mundo, incluindo a minha na London South Bank University. Deriva da observação de que a natureza aperfeiçoou corpos inteligentes milhões de anos atrás. Estes foram baseados em um princípio conhecido como computação morfológica, o que significa que os corpos podem executar cálculos complexos automaticamente.

As escalas de um pinheiro se abrem em condições secas para liberar sementes e fechar quando estiver úmido para protegê -las. Esta é uma resposta puramente mecânica à umidade sem cérebro ou motor envolvido.

Os tendões na perna de um hare de corrida agem como molas inteligentes. Eles absorvem passivamente o choque quando o pé atinge o solo, apenas para liberar a energia para tornar sua marcha estável e eficiente, sem exigir tanto esforço dos músculos.

Pense na mão humana. Sua carne macia tem a inteligência passiva de se conformar automaticamente a qualquer objeto que ele possua. Nossas pontas dos dedos agem como um lubrificador inteligente, ajustando a umidade para alcançar o nível perfeito de atrito para qualquer superfície.

Se esses dois recursos fossem incorporados em uma mão Optimus, seria capaz de manter objetos com uma fração da força e energia atualmente necessária. A própria pele se tornaria o computador.

O MI trata de projetar a estrutura física de uma máquina para obter uma adaptação automática passiva – a capacidade de responder ao ambiente sem precisar de sensores ou processadores ativos ou energia extra.

A solução para a armadilha humanóide não é abandonar formas ambiciosas de hoje, mas construí -las de acordo com essa filosofia diferente. Quando o corpo de um robô é fisicamente inteligente, seu cérebro de IA pode se concentrar no que faz melhor: estratégia de alto nível, aprender e interagir com o mundo de uma maneira mais significativa.

Os pesquisadores já estão provando o valor dessa abordagem. Por exemplo, robôs projetados com pernas parecidas com a mola que imitam os tendões de armazenamento de energia de um guepardia podem correr com uma eficiência notável.

Meu próprio grupo de pesquisa está desenvolvendo dobradiças híbridas, entre outras coisas. Eles combinam a precisão e a força de uma articulação rígida com as propriedades adaptativas de absorção de choque de uma compatível. Para um robô humanóide, isso pode significar criar um ombro ou joelho que se move mais parecido com um humano, desbloqueando vários graus de liberdade para alcançar um movimento complexo e realista.

O futuro da robótica não está em uma batalha entre hardware e software, mas em sua síntese. Ao abraçar o MI, podemos criar uma nova geração de máquinas que podem finalmente sair com confiança do laboratório e entrar em nosso mundo.

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