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進化型ロボティクスは、ダーウィンの自然淘汰の原理を用いてロボットを自動的に設計する人工知能（AI）への具体化されたアプローチである。[1]ロボットの設計、または神経コントローラなどのロボットのサブシステムは、行動目標（たとえば、できるだけ速く走る）に対して最適化される。通常、設計はシミュレーションで評価される。何千、何百万もの設計を製作し、現実世界でテストすることは、時間、お金、安全性の面で非常に高価であるためである。
進化型ロボット実験は、ランダムに生成されたロボット設計の集団から始まります。最もパフォーマンスの悪い設計は破棄され、より優れた設計の突然変異や組み合わせに置き換えられます。この進化型アルゴリズムは、事前に指定された時間が経過するか、目標パフォーマンス メトリックを超えるまで継続されます。
進化型ロボット工学の手法は、人間の直感力が限られている環境（ナノスケール、宇宙など）で動作する必要がある機械のエンジニアリングに特に役立ちます。進化したシミュレーション ロボットは、生物学や認知科学で新しい仮説を生み出したり、現実には実行が困難または不可能であることが判明した実験を必要とする古い仮説をテストしたりするための科学的ツールとしても使用できます。
歴史
1990年代初頭、2つの別々のヨーロッパのグループがロボット制御システムの進化に対して異なるアプローチを示しました。EPFLのダリオ・フロレアーノとフランチェスコ・モンダダは、ケペラロボットのコントローラを進化させました。[2]エイドリアン・トンプソン、ニック・ヤコビ、デイブ・クリフ、インマン・ハーベイ、フィル・ハズバンドは、サセックス大学のガントリーロボットのコントローラを進化させました。[3] [4] しかし、これらのロボットのボディは進化の前に前提とされていました。
進化したロボットの最初のシミュレーションは、1990年代初頭にMITメディアラボのカール・シムズとジェフリー・ベントレラによって報告されました。 [5] [6]しかし、これらのいわゆる仮想生物は、シミュレーションの世界を離れることはありませんでした。現実に作られた最初の進化したロボットは、21世紀初頭にブランダイス大学のホッド・リプソンとジョーダン・ポラックによって3Dプリントされました。 [7]
参照
参考文献
- ^ Bongard, Josh (2013). 「進化型ロボティクス」Communications of the ACM . 56 (8): 74–83. doi : 10.1145/2493883 . S2CID 16097970.
- ^ Floreano, Dario; Mondada, Francesco (1996). 「実際の移動ロボットにおけるホーミングナビゲーションの進化」(PDF) . IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics . 26 (3): 396–407. doi :10.1109/3477.499791. PMID 18263042.
- ^クリフ、デイブ、ハズバンド 、フィル、ハーヴェイ、インマン( 1993)。「進化型ロボットの探究」。適応行動。2 (1): 73–110。doi :10.1177/105971239300200104。S2CID 2979661 。
- ^ Harvey, Inman; Husbands, Phil; Cliff, Dave; Thompson, Adrian; Jakobi, Nick (1997). 「進化型ロボット工学：サセックスアプローチ」.ロボティクスと自律システム. 20 (2–4): 205–224. doi :10.1016/S0921-8890(96)00067-X.
- ^ Sims, Karl (1994). 「競争による3D形態と行動の進化」.人工生命. 1 (4): 353–372. doi :10.1162/artl.1994.1.4.353. S2CID 3261121.
- ^ Ventrella, Jeffrey (1994).アニメキャラクターの形態と運動行動の出現に関する探究. 人工生命. pp. 436–441.
- ^ Lipson, Hod; Pollack, Jordan (2000). 「ロボット生命体の自動設計と製造」. Nature . 406 (6799): 974–978. Bibcode :2000Natur.406..974L. doi :10.1038/35023115. PMID 10984047. S2CID 4317402.