Waarom robotontwikkelaars insecten bestuderen

De zespotige wezentjes zijn de grootste en meest diverse meercellige organismen op aarde. Ze vliegen, kruipen en zwemmen, en ze kunnen in allerlei omgevingen overleven. Ze vertonen daarbij bovendien verschillende soorten gedrag.

Het zijn eigenschappen die kleine, eenvoudige robots zouden moeten hebben als ze iets willen toevoegen aan de wereld, zo stelt een groep onderzoekers in een artikel dat woensdag in Science Robotics is gepubliceerd. Wat insecten een goed voorbeeld maakt, is dat ze verrassend intelligent en energiezuinig zijn gezien de grootte van hun kleine hersenen en lichaam.

Insecten nadoen

"Insectenintelligentie is een belangrijke alternatieve route naar het bereiken van kunstmatige intelligentie in kleine, mobiele robots. Als we erin slagen om op insecten geïnspireerde AI te realiseren, zullen kleine robots in staat zijn om moeilijke taken aan te pakken en binnen hun beperkte reken- en geheugenbudget te blijven", zo schrijven de wetenschappers

Nederlandse robotprofessor Guido de Croon van TU Delft is al langer bezig met het bouwen van bugachtige bots, zo meldt The Register die met hem sprak. Hij hielp bij het ontwikkelen van een zwerm kleine drones die zijn ontworpen om gaslekken in gebouwen op te sporen. Intussen bouwden onderzoekers van de Universiteit van Washington de eerste draadloze vliegende robot, compleet met een paar vleugels, niet veel zwaarder dan een tandenstoker en toch in staat om op te stijgen en te landen.

Hardwarebeperkingen

De uitdagingen rondom robots blijven echter enorm. Met name hypermoderne AI-algoritmen die over geavanceerde computervisie, planning en navigatie beschikken, kampen met hardwareproblemen en beperkingen in de omvang. "Veel diepe neurale netwerken die in AI worden ontwikkeld, zijn in principe interessant, maar zullen nog niet op kleine robots kunnen draaien", vertelt de Croon.

De problemen zijn er met name bij neurale netwerken die visuele beweging moeten inschatten of objecten moeten herkennen. Ingebouwde computers die zijn gemaakt voor het uitvoeren van diepe neurale netwerken zijn doorgaans aan de zware kant en verbruiken behoorlijk veel stroom. Ook de kleinste GPU’s voor embedded elektronica, waarop AI kan draaien, zijn momenteel te zwaar voor kleine insect-achtige robots. De Nvidia TX 2, die hiervoor veel wordt gebruikt, weegt 85 gram en verbruikt hij 7,5 watt.  Maar ook dat is nog te zwaar.

Microcontrollers

In het Nature-artikel beschrijven de wetenschappers enkele veelbelovende hardware-oplossingen voor de toekomst, zoals microcontrollers en de meer futuristische neuromorphic processors die beter geschikt zouden zijn om machine learning-algoritmen efficiënter te laten werken.

De Croon vertelt verder aan The Register dat het "Belangrijk was om de biologische studies van entomologen te lezen"  voor inspiratie. Bij een experiment werden bewegingen van fruitvliegen geprobeerd na te bootsen, waarbij gekeken werd naar het mechanisme van het klapperen van vleugels bij ontsnappingsmanoeuvres.