Per capire come animali imparano a camminare costruiscono cane robot che impara in un’ora

Il robot costruito dai ricercatori. Credito: Felix Ruppert e Alexander Badri-Spröwitz, DOI: 10.1038/s42256-022-00505-4 | Nature Machine Intelligence, Creative Commons — Attribution 4.0 International — CC BY 4.0

Un cane robot che “impara a camminare in un’ora” è stato sviluppato da un team di ricercatori del Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS) di Stoccarda. I ricercatori hanno in realtà voluto capire come gli animali appena nati imparano a camminare, in particolare dagli errori come quelli che si possono fare quando si inciampa. Hanno quindi realizzato in laboratorio un robot con un quattro “zampe” come sorta di “modello”.[1]

Capire come gli animali imparano a camminare

Il robot aveva le dimensioni di un cane e, secondo quanto riferisce il comunicato dell’istituto tedesco, ha effettivamente aiutato gli scienziati a capire come gli animali imparano a camminare. Il robot, infatti, presentava riflessi simili a quelli di un animale e poteva imparare dagli errori, come spiega Felix Ruppert, uno dei ricercatori del team che ha realizzato lo studio apparso su Nature Machine Intelligence.[2]

Contrazioni muscolari involontarie

I ricercatori hanno usato anche un algoritmo di apprendimento automatico basato su reti che simulano le reti di neuroni nel midollo spinale. Queste reti, negli esseri viventi, sono alla base di particolari contrazioni muscolari periodiche che avvengono senza l’input del cervello. Queste contrazioni sono utili per imparare i comportamenti ritmici tra cui battere le palpebre, digerire e, appunto, camminare. Il robot ottimizzava i suoi schemi del movimento più rapidamente di un animale e ciò permetteva i ricercatori di capire più velocemente i progressi.

“Midollo spinale” virtuale

Il “midollo spinale” virtuale era stato posizionato da ricercatori sulla schiena del robot quadrupede, più o meno dove dovrebbe essere la testa. Il robot dimostrava di poter camminare senza intoppi in un’ora. Durante quest’ora, quando inciampava, l’algoritmo di apprendimento automatico cambiava l’oscillazione in avanti e indietro delle zampe e il tempo durante il quale una zampa doveva a toccare il suolo. Il risultato? Il robot, con il passare dei minuti, inciampava sempre di meno e ottimizzava la camminata.

Algoritmo non aveva una conoscenza definita della meccanica del robot

Il midollo spinale virtuale non aveva una conoscenza definita del design e delle zampe, né dei motori e delle varie parti meccaniche. Semplicemente imparava a camminare dagli errori. “Il nostro robot è praticamente ‘nato’ senza sapere nulla dell’anatomia delle gambe o di come funzionano”, chiarisce Ruppert.
“Questa è una ricerca fondamentale all’intersezione tra robotica e biologia. Il modello robotico ci fornisce risposte a domande a cui la biologia da sola non può rispondere”, spiega Alexander Badri-Spröwitz, responsabile del Dynamic Locomotion Research Group ed altro autore dello studio.

Video

Note e approfondimenti

  1. Robot dog learns to walk in one hour | Max Planck Institute for Intelligent Systems
  2. Learning plastic matching of robot dynamics in closed-loop central pattern generators | Nature Machine Intelligence (DOI: 10.1038/s42256-022-00505-4 )

Articoli correlati


Condividi questo articolo


Dati articolo