Grey Goo ’ya hoşgeldiniz…
Dunyanın sonuyla ilgili muhtemel felaket senaryoları icinde Grey Goo, hak ettiği yeri şimdiye dek pek bulamamış bir senaryo. Entelektueller ve Hollywood gozunu eskiden beri; uzaylı istilası, yapay zeka, nukleer savaş ve astro afetler gibi konulara dikmiş durumda.
Grey Goo (Gray Goo) ise hızla gelişen bilim dunyası icinde yavaş yavaş onumuze cıkmaya başlayan bir konu.
Bu senaryo esasen; nano boyutta gercekleşen bir prosesin, durdurulamayarak yer kure uzerindeki tum ekolojiyi bitirene dek buyuyup her şeyi tuketmesi uzerine dayalı.
Robotik “Grey Goo” Parcacık robotları, gevşek bir şekilde bağlı bileşenlerden ya da bireysel bir kimliği ve adreslenebilir bir konumu olmayan parcacıklardan oluşur. Sadece basit bir hareket kabiliyetine sahiptirler: genişleme ve daralma. Bununla birlikte, bir grup parcacık kolektif olarak hareket etmek uzere koordine edildiğinde, ilginc davranışlar gozlenir. Amorf şekillerde bile, parcacık robotları hareket kabiliyeti uretmek icin istatistiksel mekanik olaylardan yararlanırlar. “Fotoğraf: Shuguang Li, Columbia Muhendislik” Mevcut robotlar genellikle her biri belirli bir işleve sahip, birbirine bağımlı alt bileşenlerden yapılmış, bağımsız varlıklardır. Bir parca başarısız olursa, robot calışmayı durdurur. Robotik surulerde ise, her robot bağımsız calışan bir makinedir.
20 Mart gunu Nature dergisinde yayınlanan yeni bir araştırmada, Columbia Muhendislik ve MIT Bilgisayar Bilimleri & Yapay Zeka Laboratuvarı (MIT Computer Science & Artificial Intelligence Laboratory “CSAIL”) araştırmacıları, ilk kez gevşek bağlanmış bileşenlerden ya da “parcacıklardan” oluşan bir robot yapmanın bir yolunu gosterdi. Suru ya da moduler robotların aksine, her bir bileşen basit ve bireysel bir adrese ya da kimliğe sahip değil. Araştırmacıların “parcacık robotu” (particle robot) dedikleri sistemlerinde, her parcacık yalnızca -hafifce genişleyen ve daralan- tek bicimli hacimsel salınımlar gercekleştirebiliyor. Ancak bağımsız hareket edemiyorlar.
Columbia Muhendislik ’te makine muhendisliği profesoru Hod Lipson ve CSAIL Direktoru Daniela Rus liderliğindeki ekip, bu parcacıkların binlerce tanesini “yapışkan” bir kume halinde gruplandırdıklarında, grubun bir ışık kaynağına tepki olarak salınım yaptığını keşfetti. Tum parcacık robotu yavaşca ışığa doğru ilerlemeye başladı.
Lipson, “Yeni robotumuzu Gray Goo olarak duşunebilirsiniz” dedi.
“Robotumuzun başarısız olabilmesine neden olabilecek tek bir nokta ya da merkezi bir kontrolu yok. Hala oldukca ilkel, ancak bu temel robot paradigmasının gercekten mumkun olduğunu artık biliyoruz ve bireysel hucrelerin tek başlarına yapamadıkları hareketin hucre gruplarıyla birlikte nasıl yapılabildiğini acıklayabileceğini duşunuyoruz.”
Araştırmacılar bir asırdan fazla suredir otonom bir robot geliştirmek istiyorlar. Ancak bunlar şimdiye dek biyolojik olmayan, yani; buyumeyen, iyileşemeyen ya da zarar goren yerlerini onaramayan robotlardı Columbia Muhendislik ve MIT ekibi, her bir bileşen tek tek arızalandığında bile calışabilecek; sağlam, olceklenebilir robotlar geliştirmeye odaklandı.
Creative Machines (Yaratıcı Makineler) laboratuvarını yoneten Lipson, “Robotları farklı şekilde yapmanın bir yolu olup olmadığını keşfetmek icin robotik yaklaşımımızın temelini yeniden duşunmeye calışıyoruz” diyor.
“Sadece bir robotun biyolojik bir yaratığa benzemesini sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda onun basit parcacıklardan oluşan ancak sonrasında geniş ve karmaşık yetenekler yaratmasına neden olan bir biyolojik sistem gibi inşa edilmesini amaclıyoruz.
Aynı zamanda MIT ’de Elektrik Muhendisliği ve Bilgisayar Bilimleri alanında “Andrew (1956) ve Erna Viterbi Profesoru” olan Rus, ““Doğadaki tum canlılar organizmalar yaratmak icin farklı şekillerde birleşen hucrelerden oluşuyor. Parcacık robotlarını geliştirirken sorduğumuz soru; farklı robotlar yapmak icin farklı şekillerde oluşturulabilen robot hucrelere sahip olabilir miyizdi? Robot, gorevin gerektirdiği en iyi şekle sahip olabilir -bir tunelde surunen bir yılan ya da fabrika zemini icin 3 elli bir makine. Bu parcacık robotlarına kendilerini yapma kabiliyeti bile verebiliriz demek. Orneğin, bir robotun masadaki bir tornavidaya ihtiyacı olduğunu varsayalım ve tornavida ulaşmak icin cok uzak. Robot ekstra uzun bir kol oluşturmak icin hucrelerini değiştirirse ne olur? Hedefleri değiştikce, bedeni de değişebilir.”
Harvard ’s Wyss Enstitusu ’nden Chuck Hoberman ve Cornell ’deki diğer araştırmacılarla calışan ekip, genişleme ve daralma gibi basit bir hareketi gercekleştirebilecek bircok benzer bileşen ya da parcacık kullandı. Simulasyonlarda 100.000, deneysel olarak da 24 parcacıktan oluşan bir sistem gosterdiler.
Belirli Bir İşi Yapmak Uzere Ozelleşmiş Mikro Koleler Calışmanın başyazarlarından olan ve fiziksel deneyleri yapan Shuguang Li konuya acıklık getiriyor: “Işık kaynağına daha yakın olan parcacıklar daha parlak bir ışık deneyimi yaşıyorlar ve boylece daha once dongulerini başlatıyorlar.”
Lipson ’un Cornell ’deki eski laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan ve şu anda da CSAIL ’de Rus ile doktora sonrası araştırmalarını yuruten Li devam ediyor: “Bu hareket kume boyunca ışığa daha yakın olandan daha uzak olana doğru bir dalga yaratıyor ve bu dalga tum kumenin ışığa doğru hareket etmesini sağlıyor. Işığa doğru hareket, bireysel olmasına rağmen grupta toplu bir hareket yaratıyor, tek başlarına hareket edemeyen parcacıklar icin bile.”
Bu davranışı simulasyonlarda modelleyerek, yuzlerce hatta binlerce parcacıktan oluşan sistemler icin; engellerden kacınma ve buyuk olceklerde nesneleri taşıma gibi konuları araştırdılar.
Ayrıca parcacık — robot paradigmasının hem gurultulu bileşenlerin, hem de bireysel başarısızlığa karşı dayanıklılıklarını gosterebildiler
Makalenin baş yazarlarından ve simulasyon calışmalarını yoneten Lipson ’un doktora oğrencisi olan Richa Batra, “Parcacık robotlarımızın, parcacıkların % 20 ’si olduğu zaman bile tam kapasite hızlarının yaklaşık yarısını koruduğunu tespit ettik” dedi.
Ekip zaten sistemlerini cok sayıda cm olcekli parcacıkla test ediyor. Ayrıca, titreşimli “mikrokureler” gibi diğer parcacık robotlarını da araştırıyorlar.
Lipson, “Bir gun bu tur robotları, sese ya da ışığa, ya da kimyasal değişimlere yanıt veren mikro — boncuklar gibi milyonlarca kucuk parcacıktan yapmanın mumkun olacağını duşunuyoruz” diyor. “Bu tur robotlar, temizleme alanlarında kullanılmak ya da bilinmeyen arazileri / yapıları keşfetmek icin kullanılabilir.”
Calışmanın orijinaline aşağıdaki bağlantıdan ulaşabilirsiniz.
Shuguang Li, Richa Batra, David Brown, Hyun-Dong Chang, Nikhil Ranganathan, Chuck Hoberman, Daniela Rus & Hod Lipson. Particle robotics based on statistical mechanics of loosely coupled components. Nature, 2019 DOI: 10.1038/s41586-019-1022-9