Self-Assembling Robots and the Potential of Artificial Evolution | Emma Hart | TED

76,249 views ・ 2022-04-01

TED


Videoyu oynatmak için lütfen aşağıdaki İngilizce altyazılara çift tıklayınız.

Çeviri: Emre Can Ercan Gözden geçirme: Figen Ergürbüz
00:04
Imagine a scientist
0
4876
1251
Coğrafi yapısını hiç bilmediği
00:06
who wants to send a robot to explore in a faraway place,
1
6127
3587
yaşama elverişsiz uzak bir gezegene bir robot göndermek isteyen
00:09
a place whose geography might be completely unknown
2
9756
2628
bir bilim insanını
00:12
and perhaps inhospitable.
3
12425
2044
aklınızda canlandırın.
00:15
Now imagine that instead of first designing that robot
4
15387
3670
Şimdi onun bu robotu tasarlayıp başarılı olacağını umarak
00:19
and sending it off in the hope that it might be suitable,
5
19099
3295
gezegene yollamak yerine, robot üretebilen ve gezegen koşullarının
00:22
instead, she sends a robot-producing technology
6
22435
3796
nasıl bir robot gerektirdiğini anlayarak
00:26
that figures out what kind of robot is needed once it arrives,
7
26273
3503
onu kendi başına üretip
00:29
builds it and then enables it to continue to evolve
8
29818
3295
çevresine adapte olacak şekilde evrimleşmesine imkân tanıdığını
00:33
to adapt to its new surroundings.
9
33154
2002
hayal edin.
00:36
It’s exactly what my collaborators and I are working on:
10
36241
3170
Bu, bizim şu an üzerinde çalıştığımız teknolojinin ta kendisi.
00:39
a radical new technology which enables robots to be created,
11
39452
4296
Uzun zaman dilimleri boyunca çoğalıp evrimleşebilen robotların
00:43
reproduce and evolve over long periods of time,
12
43748
3337
üretilmesini sağlayan robot tasarım ve üretimini
00:47
a technology where robot design and fabrication becomes a task
13
47961
3920
insanların değil de makinelerin üstlendiği
00:51
for machines rather than humans.
14
51923
2461
radikal ve yeni bir teknoloji bu.
00:55
Robots are already all around us, in factories, in hospitals, in our home.
15
55885
4588
Robotlar bugün zaten hayatımızda. Fabrikalar, hastaneler ve evlerimizde.
01:01
But from an engineer's perspective,
16
61391
1877
Mühendis perspektifinden
01:03
designing a shelf-stacking robot or a Roomba to clean our home
17
63310
3503
baktığımız zaman raf düzenleyen ya da ev temizleyen bir robot üretmek
01:06
is relatively straightforward.
18
66813
2211
gayet basit.
01:09
We know exactly what they need to do,
19
69065
2253
Yapılacak şeyleri kesin olarak bilir
01:11
and we can imagine the kind of situations they might find themselves in.
20
71318
3461
ve potansiyel kullanım örneklerini aklınızda canlandırabilirsiniz.
01:14
So we design with this in mind.
21
74821
1794
Tasarım sürecinde bunlar önemlidir.
01:18
But what if we want to send that robot to operate
22
78033
2794
Peki bu robotu hakkında fazla bir şey bilmediğimiz
01:20
in a place that we have little or even no knowledge about?
23
80827
3003
bir yere göndermek istediğimizde ne olur?
01:24
For example, cleaning up legacy waste inside a nuclear reactor
24
84456
3295
Ya da insanlar için güvenli olmayan bir nükleer reaktörün içindeki
01:27
where it's unsafe to send humans,
25
87751
3003
radyoaktif atıkları temizlenmeye,
01:30
mining for minerals deep in a trench at the bottom of the ocean,
26
90754
3879
okyanusun derinlerinden mineral çıkarmaya veya uzak bir asteroidi
01:34
or exploring a faraway asteroid.
27
94674
2169
keşfetmeye gönderdiğimizde?
01:38
How frustrating would it be if the human-designed robot,
28
98345
3670
Asteoride varması yıllar süren insan-tasarımı robotun
01:42
that had taken years to get to the asteroid
29
102057
2794
örnek toplamak için delik açması
01:44
suddenly found it needed to drill a hole
30
104851
2336
ya da bir uçuruma tırmanması gerektiğini anlasaydı
01:47
to collect a sample or clamber up a cliff
31
107187
3044
ve gerekli aletleri veya hareket kabiliyetini taşımasaydı
01:50
but it didn't have the right tools
32
110273
1627
bu ne kadar sinir bozucu
01:51
or the right means of locomotion to do so?
33
111941
2169
bir durum olurdu.
01:55
If instead we had a technology
34
115236
2586
Bunun yerine robotların, içinde yaşayıp çalışacakları
01:57
that enabled the robots to be designed and optimized in situ,
35
117864
4254
ortamlarda tasarlanmasını ve uyarlanmasını sağlayan
02:02
in the environment in which they need to live and work,
36
122160
3253
bir teknolojimiz olsaydı
02:05
then we could potentially save years of wasted effort
37
125455
2878
yıllar süren çabaları harcanmaktan kurtarmak
02:08
and produce robots that are uniquely adapted
38
128375
2252
ve çevrelerine özgün bir biçimde uyarlanan
02:10
to the environments that they find themselves in.
39
130669
2335
robotlar üretmek mümkün olurdu.
02:15
So to realize this technology, we've been turning to nature for help.
40
135173
4046
Bu teknolojiyi hayata geçirmek için Doğa Ana’dan ilham almaya çalıştık.
02:20
All around us,
41
140345
1209
Etrafımızda
02:21
we see examples of biological species
42
141596
3003
belli bir çevrede gelişmelerini sağlayan
02:24
that have evolved smart adaptations
43
144599
2211
zeki uyarlamalar sergileyerek evrimleşmiş
02:26
that enable them to thrive in a given environment.
44
146810
2752
bir sürü biyolojik tür örneği bulunuyor.
02:31
For example, in the Cuban rainforest,
45
151064
2669
Mesela Küba’daki yağmur ormanlarında
02:33
we find vines that have evolved leaves
46
153775
2669
yaprakları insan-tasarımı uydu çanaklarına
02:36
that are shaped like human-designed satellite dishes.
47
156486
3086
benzeyecek şekilde evrimleşmiş sarılgan bitkiler var.
02:39
These leaves direct bats to their flowers
48
159614
2544
Bu yapraklar yarasaların yaydıkları
02:42
by amplifying the signals that the bats send out,
49
162158
2795
sinyallerin şiddetini arttırarak onları kendilerine çeker
02:44
therefore, improving pollination.
50
164953
1960
ve böylece tozlaşma oranını arttırırlar.
02:48
What if we could create an artificial version of evolution
51
168665
4046
Robotların biyolojik organizmalar olarak buna benzer bir biçimde
02:52
that would enable robots to evolve in a similar manner
52
172752
3253
evrimleşmesine izin verecek yapay bir evrim yaratabilseydik
02:56
as biological organisms?
53
176047
2211
acaba nasıl olurdu?
03:00
I'm not talking about biomimicry,
54
180051
2169
Burada doğada görüleni
03:02
a technology which simply copies what's observed in nature.
55
182262
3545
kopyalamaktan ibaret olan biyotakilitten söz etmiyorum.
03:06
What we're hoping to harness is the creativity of evolution,
56
186808
4212
Bunun yerine evrimin yaratıcılığını, Dünya’da eşi benzeri bulunmayan
03:11
to discover designs that are not observed here on Earth,
57
191020
3587
ve insan mühendislerin düşünemeyeceği
03:14
the human engineer might not have thought of
58
194649
2419
tasarımlar elde etmeyi
03:17
or even be capable of conceiving.
59
197068
2211
umuyoruz.
03:20
In theory,
60
200947
1168
Teoride
03:22
this evolutionary design technology could operate completely autonomously
61
202157
3920
bu evrimsel tasarım teknolojisi uzak bir yerde tamamen otonom şekilde
03:26
in a faraway place.
62
206119
2127
kullanılabilir.
03:28
But equally it could be guided by humans.
63
208288
2377
İnsanlar da ona kılavuzluk edebilir.
03:31
Just as we breed plants for qualities such as drought resistance or taste,
64
211291
4588
Bitkileri nasıl kurağa dayanıklılıkları veya tatları için yetiştiriyorsak
03:35
the human robot breeder could guide artificial evolution to producing robots
65
215879
5171
robot yetiştiricisi de yapay evrimi belirli özelliklere sahip robotlar
03:41
with specific qualities.
66
221050
1711
üretecek şekilde yönlendirebilir.
03:42
For example,
67
222802
1126
Mesela
03:43
the ability to squeeze through a narrow gap
68
223970
2377
dar bir açıklıktan geçebilme ya da düşük enerjiyle çalışma
03:46
or perhaps operate at low energy.
69
226389
2711
gibi özellikler.
03:51
This idea of artificial evolution imitating biological evolution
70
231686
3962
Yapay evrimin bir bilgisayar programı sayesinde
03:55
using a computer program
71
235648
1669
biyolojik evrimi taklit ederek
03:57
to breed better and better solutions to problems over time
72
237317
3587
sorunlara zamanla daha iyi çözümler üretmesi
04:00
isn't actually new.
73
240904
1543
yeni bir fikir değil.
04:03
In fact, artificial evolution,
74
243323
2544
Aslına bakılırsa yapay evrim bugüne kadar
04:05
algorithms operating inside a computer,
75
245909
2711
bilgisayar algoritmaları aracılığıyla
04:08
have been used to design everything from tables to turbine blades.
76
248620
4254
masalardan türbin kanatlarına kadar birçok şeyin üretiminde kullanıldı.
04:13
Back in 2006,
77
253291
1668
Hatta 2006 yılında NASA
04:15
NASA even sent a satellite into space with a communication antenna
78
255001
4004
uzaya komünikasyon anteni yapay evrimle tasarlanmış olan
04:19
that had been designed by artificial evolution.
79
259047
2711
bir uydu gönderdi.
04:23
But evolving robots is actually much harder
80
263843
2544
Fakat robotların evrimleşmesi
04:26
than evolving passive objects such as tables,
81
266429
2878
çevrelerinden topladıkları bilgilere anlam verebilmek
04:29
because robots need brains as well as bodies
82
269307
3420
ve bunu uygun davranışlara çevirebilmek için
04:32
in order to make sense of the information in the world around them
83
272769
5047
bedenlerin yanı sıra beyinlere ihtiyaç duyduklarından
04:37
and translate that into appropriate behaviors.
84
277816
2836
masa gibi pasif bir nesnenin evriminden çok daha zordur.
04:41
So how do we do it?
85
281903
1543
Peki bu nasıl başarılabilir?
04:44
Surprisingly, evolution only needs three ingredients:
86
284489
4046
Evrim, şaşırtıcı bir şekilde yalnızca şu üç ögeye ihtiyaç duyar:
04:49
a population of individuals which exhibit some physical variations;
87
289369
5589
Belirli fiziksel varyasyonlar sergileyen bireylerden oluşan bir popülasyon,
04:54
a method of reproduction
88
294999
1877
yavruların ebeveynlerden
04:56
in which offspring inherit some traits from their parents
89
296876
3045
bazı özellikler miras aldığı
04:59
and occasionally acquire new ones via mutation;
90
299963
3545
ve mutasyonla bazen yeni özellikler kazandığı bir çoğalma yöntemi
05:03
and finally, a means of natural selection.
91
303550
2460
ve son olarak bir doğal seçilim biçimi.
05:07
So we can replicate these three ingredients to evolve robots
92
307178
3295
Donanım ile yazılımı buluşturup bu üç unsuru sağlayarak
05:10
using a mixture of hardware and software.
93
310473
2836
robotları evrimleştirebiliriz.
05:14
The first task is to design a digital version of DNA.
94
314769
4296
İlk görevimiz DNA’nın dijital bir versiyonunu tasarlamak.
05:19
That is a digital blueprint that describes the robot's brain, its body,
95
319107
5464
Bu, robotun beynini, gövdesini, algı ve hareket mekanizmalarını
05:24
its sensory mechanisms and its means of locomotion.
96
324612
3212
ortaya koyan dijital plan.
05:29
Using a randomly generated set of these blueprints,
97
329492
2795
Rastgele oluşturulmuş bir dizi planla
05:32
we can create an initial population of 10 or more robots
98
332328
3420
bu evrimsel süreci başlatmak için ilk etapta 10 ya da daha fazla
05:35
to kick-start this evolutionary process.
99
335790
3212
robottan oluşan bir nüfus yaratabiliriz.
05:40
We've designed a technology that can take the digital blueprint
100
340587
3586
Dijital plandan yola çıkarak hiç yardıma gerek duymadan
05:44
and turn it into a physical robot without any need for human assistance.
101
344215
4088
fiziksel bir robot üretebilen bir teknoloji tasarladık.
05:49
For example, it uses a 3D printer to print the skeleton of the robot
102
349220
4463
Örneğin robotun iskeletini üretmek için bir 3D yazıcı kullanarak
05:53
and then an automated assembly arm like you might find in a factory
103
353725
3962
fabrikalarda göreceğimiz türden otomasyonlu bir montaj koluyla
05:57
to add any electronics and moving parts,
104
357687
2878
beyin işlevi gören küçük bir bilgisayar da dahil
06:00
including a small computer that acts as a brain.
105
360607
2794
elektronik bileşenler ve hareketli parçaları ekleyebiliyor.
06:04
And to enable this brain to adapt to the new body of the robot,
106
364611
3795
Bu beynin robotun yeni bedenine uyarlanmasını sağlamak için
06:08
we send every robot produced to an equivalent of a kindergarten,
107
368448
5255
üretilen her robotu kreşe denk olan, onun tıpkı ufak bir çocuk gibi
06:13
a place where the newborn robot can refine its motor skills
108
373745
3753
motor becerilerini geliştirebileceği
06:17
almost like a small child would.
109
377540
1877
bir yere gönderiyoruz.
06:21
To mimic natural selection,
110
381961
1835
Doğal seçilimi kopyalamak için
06:23
we score these robots on the ability to conduct a task.
111
383796
3254
bu robotlara görevleri uygulama becerilerine göre not veriyoruz.
06:27
And then we use these scores
112
387926
1710
Sonra bu notları
06:29
to selectively decide which robots get to reproduce.
113
389677
3879
hangi robotların çoğalacağına karar vermede kullanıyoruz.
06:34
The reproduction mechanism
114
394891
1585
Üretim mekanizması
06:36
mixes the digital DNA of the chosen parent robots
115
396476
4004
seçilen ebeveyn robotların dijital DNA’larını karıştırarak
06:40
to create a new blueprint for a child robot
116
400521
3462
onlardan miras aldığı özelliklere ilaveten
06:44
that inherits some of the characteristics from its parents
117
404025
3378
birtakım yeni karakteristikleri olan
06:47
but occasionally also exhibits some new ones.
118
407445
2920
yavru için yeni bir plan oluşturuyor.
06:51
And by repeating the cycle of selection and reproduction over and over again,
119
411366
5297
Seçilim ve çoğalma döngüsünü sürekli tekrarlayarak
06:56
we hope that we can breed successive generations of robots
120
416704
3128
robotların biyolojik evrimdeki gibi biçimleri ve davranışlarını
06:59
where, just like is often observed in biological evolution,
121
419874
3921
görevleri ve çevrelerine uyarlayarak
07:03
each generation gets better than the last,
122
423836
2586
geliştirmesiyle birlikte
07:06
with the robots gradually optimizing their form and their behavior
123
426422
3712
her neslin öncekinden daha iyi olduğu bir dizi robot nesli
07:10
to the task and the environment that they find themselves in.
124
430176
3337
yetiştirebileceğimizi umuyoruz.
07:15
Now, although this can all take place
125
435139
2211
Şimdi, tüm bunlar bazen binlerce yıl sürebilen
07:17
in a time frame that's much faster than biological evolution,
126
437392
3253
biyolojik evrimden çok daha hızlı gerçekleşecek olsa da
07:20
which sometimes takes thousands of years,
127
440687
2544
yine de bu süreç modern dünyada
07:23
it's still relatively slow in terms of the time frames we might expect
128
443272
3546
bir cihaz tasarlayıp üretmek için
07:26
in our modern world
129
446818
1251
gereken süreye kıyasla
07:28
to design and produce an artifact.
130
448111
2502
yavaş kalıyor.
07:30
It's mainly due to the 3D printing process,
131
450947
2252
Bunun ana sebebi ise bazen robot başına
07:33
which can take more than four hours per robot,
132
453241
2502
onun karmaşıklığı ve biçimine göre
07:35
depending on the complexity and the shape of the robot.
133
455785
2961
dört saatten fazla sürebilen 3D baskı süreci.
07:40
But we can give our artificial evolutionary process a helping hand
134
460456
3504
Ama üretmemiz gereken fiziksel robotların sayısını azaltarak
07:44
to reduce the number of physical robots that we actually need to make.
135
464002
3586
yapay evrim sürecine yardımcı olabiliriz.
07:49
We create a digital copy of every robot produced
136
469298
2837
Bir bilgisayar simülasyonunda, üretilen her robotun
07:52
inside a simulation in a computer,
137
472176
2837
dijital kopyasını oluşturarak
07:55
and we allow this virtual population of robots to evolve.
138
475013
4170
bu sanal robot nüfusunun evrimleşmesini sağlıyoruz.
07:59
Now it's quite likely that the simulation isn't a very accurate representation
139
479642
5047
Ne var ki simülasyonun gerçek dünyayla bire bir uyuşan
08:04
of the real world.
140
484689
1668
sonuçlar vermesi pek olası değil.
08:06
But it has an advantage that it enables models of robots to be created
141
486983
4004
Ancak robot modellerini saatler değil de saniyeler içinde üretip
08:11
and tested in seconds rather than hours.
142
491029
2377
test etme gibi bir avantajı var.
08:14
So using the simulator technology,
143
494032
2460
Bu simülatör teknolojisiyle
08:16
we can quickly explore the potential of a wide range of robot types
144
496534
3795
geniş bir tip, biçim, ebat ve sensör yelpazesine sahip robotların potansiyelini
08:20
of different shapes and sizes, of different sensory configurations,
145
500371
3921
hızlıca ölçerek bir robotun işe yararlık derecesini
08:24
and quickly get a rough estimate of how useful each robot may be
146
504292
3837
onu fiziksel olarak üretmeden önce
08:28
before we physically make it.
147
508171
2127
kabaca belirleyebiliriz.
08:32
And we predict that by allowing a novel form of breeding
148
512258
3545
Ve fiziksel bir robotun sanal kuzenlerinden biriyle çiftleştiği
08:35
in which a physical robot can breed with one of its virtual cousins,
149
515803
5172
yeni bir çoğalma biçimi sayesinde, simülasyonda keşfedilen
08:41
then the useful traits that have been discovered in simulation
150
521017
3211
işe yarar özellikleri fiziksel robot nüfusuna hızla yayarak
08:44
will quickly spread into the physical robot population,
151
524270
2961
bunların yerinde gelişmesini
08:47
where they can be further refined in situ.
152
527273
2836
sağlayabiliriz.
08:52
It might sound like science fiction,
153
532487
2127
Bunlar kulağa bilim kurgu gibi gelse de
08:54
but actually there's a serious point.
154
534655
2253
gayet ciddi bir şeyden bahsediyorum.
09:00
While we expect the technology that I've just described
155
540286
3504
Az önce anlattığım teknolojinin bizim için tehlikeli koşullarda çalışacak
09:03
to be useful in designing robots,
156
543831
2336
ya da diğer gezegenlere yönelik
09:06
for example, to work in situations where it's unsafe to send humans
157
546167
4087
bilimsel keşif görevlerinde
09:10
or to help us pursue our scientific quest for exoplanetary exploration,
158
550296
5589
kullanılabilecek robotlar tasarlamada faydalı olması dışında
09:15
there are some more pragmatic reasons
159
555927
1793
yapay evrimi düşünmenin
09:17
why we should consider artificial evolution.
160
557720
2795
başka pragmatik sebepleri bulunuyor.
09:22
As climate change gathers pace,
161
562475
2002
İklim değişikliği ivme kazandıkça
09:24
it is clear that we need a radical rethink
162
564477
2169
dünyada ekolojik ayak izini azaltmak için
09:26
to our approach to robotic design here on Earth
163
566687
2420
robotik tasarıma yaklaşımımızı
radikal bir şekilde yeniden düşünmenin gerekliliği gitgide artıyor.
09:29
in order to reduce that ecological footprint.
164
569148
2670
09:32
For example,
165
572485
1168
Örneğin,
09:33
creating new designs of robot built from sustainable materials
166
573653
4337
sürdürülebilir materyallerle üretilmiş, az enerjiyle çalışan
09:38
that operate at low energy,
167
578032
1919
onarılabilir ve geri dönüşümlü
09:39
that are repairable and recyclable.
168
579992
2837
yeni robotlar tasarlanabilir.
09:44
It's quite likely that this new generation of robots
169
584330
2544
Bahsettiğim yeni nesil robotlar muhtemelen
09:46
won't look anything like the robots that we see around us today,
170
586874
3629
bugünkülere hiç benzemeyecek olsa da
09:50
but that's exactly why artificial evolution might help.
171
590503
3670
yapay evrimin sağladığı avantajlardan biri bu.
09:55
Discovering novel designs by processes that are unfettered by the constraints
172
595007
4713
Böylece kendi mühendislik bilimi anlayışımızın
09:59
that our own understanding of engineering science
173
599762
2753
tasarım sürecine koyduğu sınırlardan bağımsız süreçlerle
10:02
imposes on the design process.
174
602557
2043
yeni tasarımlar keşfetmek.
10:05
Thank you.
175
605560
1167
Teşekkürler.
10:06
(Applause)
176
606769
3337
(Alkışlar)
Bu web sitesi hakkında

Bu site size İngilizce öğrenmek için yararlı olan YouTube videolarını tanıtacaktır. Dünyanın dört bir yanından birinci sınıf öğretmenler tarafından verilen İngilizce derslerini göreceksiniz. Videoyu oradan oynatmak için her video sayfasında görüntülenen İngilizce altyazılara çift tıklayın. Altyazılar video oynatımı ile senkronize olarak kayar. Herhangi bir yorumunuz veya isteğiniz varsa, lütfen bu iletişim formunu kullanarak bizimle iletişime geçin.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7