Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Roboter-Evolution nach biologischem Vorbild

06.02.2009
Gehirn-Entwicklung als Vorlage für Kontrollsysteme

Forscher an der schottischen Robert Gordon University (RGU) haben einen Roboter immer neue Fortbewegungsmethoden erlernen lassen - ganz nach dem biologischen Vorbild der Evolution. Möglich wird das durch einen "inkrementellen evolutionären Algorithmus", durch den bei neuen Bewegungs-Herausforderungen zusätzliche Knoten in einem neuronalen Netz genutzt werden können.

"Wenn wir wirklich komplexe humanoide Roboter schaffen wollen, mit immer mehr Sensoren und komplexen Verhaltensmustern, ist es unerlässlich, dass sie mit der Zeit an Komplexität gewinnen können - genau, wie es bei Lebewesen der Fall war", meint Chrisptopher MacLeaod, Artificial Intelligence Engineer an der RGU, gegenüber New Scientist. Vorbild für die schrittweise Entwicklung des neuronalen Netzes ist die Evolution des biologischen Gehirns.

Werden existierende Roboter um neue Hardwarekomponenten wie beispielsweise zusätzliche Sensoren erweitert, ist stets ein Update der Kontrollsoftware erforderlich. Das kann einen hohen Zeit- und Kostenaufwand bei der Erweiterung bedeuten, obwohl ein modularer Aufbau der Software den Aufwand in Grenzen halten soll. Der neue Ansatz geht noch einen Schritt weiter.

"Der Sinn von unserem Algorithmus ist, dass Module automatisch ergänzt werden. Sie müssen nicht entwickelt werden, sondern der Algorithums beurteilt, ob neue Module erforderlich sind und generiert sie", betont MacLeod gegenüber pressetext. Das grundlegende Prinzip evolutionärer Algorithmen ist seit längerem bekannt: Ein Roboter lernt durch Ausprobieren, wie er seine Aufgaben optimal erfüllen kann und entwickelt so sein eigenes Kontrollsystem. Die Idee von MacLeod und Kollegen ist nun, durch inkrementelle Wiederholungen dieses Prozesses immer neue Teile des Robotergehirns zu entwickeln. Dabei setzen neue Module stets auf die feste Programmierung bisheriger Lernprozesse auf.

Der etwa buchgroße Roboter der schottischen Forscher hat zunächst gelernt, sich mit zwei steifen Vorderbeinen möglichst effizient fortzubewegen - hüpfend wie ein Schlammspringer, so MacLeod. Das dazu entwickelte neurale Netz wurde dann fest verankert und bildete die Basis für den nächsten Schritt. Der Roboter bekam Beine mit flexiblen "Knien" und musste lernen, sich damit bestmöglich zu bewegen. Der inkrementelle evolutionäre Algorithmus nutzte zusätzlich hinzukommende Neuronen für den neuen Lernvorgang. Wiederum wurden die neu entwickelten Teile des neuralen Netzes fixiert, ehe eine dritte Lernphase folgte. Der Roboter musste lernen, auch mit neu hinzugekommen Hinterbeinen möglichst effizient gehen zu können. Auch an die neu gewonnene Möglichkeit zu Sehen kann sich der Roboter durch einen entsprechenden Lernvorgang anpassen. "Das ist genau so, wie sich das Gehirn entwickelt hat, durch schichtweisen Aufbau", sagt MacLeod.

Eher skeptisch gibt sich Kevin Warwick, Professor für Kybernetik an der University of Reading http://www.reading.ac.uk . Einfach zusätzliche Neuronen zu nutzen, wenn es Hardware-Änderungen gibt, sei zu wenig. Vielmehr müsse die gesamte neurale Struktur angepasst werden. "MacLeods Zugang wird darin resultieren, dass wesentlich mehr Neuronen nötig sind um eine Aufgabe schlecht zu erfüllen, wo eine kleinere Anzahl gute Ergebnisse liefern würde", glaubt der Wissenschaftler. MacLeod zufolge sei das System bei Tests, in denen sich das komplette Roboter-Gehirn neu entwickeln konnte, aber so komplex geworden, dass es dadurch zum Stillstand kam.

Der Wissenschaftler aus Aberdeen ist vom Potenzial des eigenen Ansatzes überzeugt. Speziell humanoide Roboter und prothetische Extremitäten könnten dadurch vielseitiger werden. "So kann Schicht um Schicht an Komplexität aufgebaut werden, um Aufgaben auf möglichst offene Art zu bewältigen", sagt MacLeod.

Thomas Pichler | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://www.rgu.ac.uk

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Neues Verbundprojekt erforscht die neurodegenerative Erkrankung Morbus Alzheimer
12.09.2017 | Universitätsklinikum Würzburg

nachricht Damit sich Mensch und Maschine besser verstehen
04.09.2017 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise