本記事は、 The Conversation との協力により掲載されたものです。
ロボット研究の最新の成果は、しばしば、 『ターミネーター』映画に描かれたような、ロボットによる黙示録へと向かう避けられない歩みの一段階であるかのように語られる。人工知能の開発に伴うリスクは真剣に受け止める必要があるが、ロボティクスの進展すべてに過度な恐怖をもって反応すれば、研究と創造性を阻害しかねない。
例えば、自らの次世代版を設計できる人工知能、すなわち自己複製し進化できるロボットを生み出すことは、人間が単独では思いつかないような革新を発見する助けとなりうる。慎重な監視と管理は必要だが、それは恐れるべきものではなく、物理世界や私たち自身の発達について、より深い理解へと導いてくれる可能性がある。
不自然な選択
人工知能を用いて、設計を繰り返し複製しながら毎回小さな変更を加えて改良する手法（反復設計）は新しいものではないが、これまでのところ コンピュータシミュレーションに限られてきた。生殖可能な生命体の集団をモデル化することで、実際の生物進化における自然選択に近い過程をシミュレートできる。最も成功した個体ほど繁殖しやすく、自らの特定の設計を広げていく。そのため、多くの世代を経ることで、人間の設計者が単独では思いつかないような、最適化された生命体の形態が最終的に得られる。
自然選択と進化のコンピュータシミュレーションには、いくつかの利点がある。理論上、世代数とその生成速度の上限は、コンピュータの処理速度だけである。見込みのないモデルは容易に破棄でき、有望な設計は迅速に探索できる。また、コンピュータのメモリは豊富で安価であり、占有する空間もごくわずかであるため、大量の原材料を必要としない。
問題は、シミュレートされた生命体が、現実世界に存在しうるものとほとんど似ていないかもしれない点である。一方で、実際に製作可能な物理ロボットは、従来、そのライフサイクル全体を通じて一つの形状に固定されてきた。
こうした課題を克服するため、私の同僚と私は、人間の介入なしに自ら「子」を製造できる「母」ロボットを開発した。この研究は最近、 PLOS Oneで報告された。私たちは、内部に小型モーターを備え、1個から5個のプラスチック製立方体で構成され、這うことのできる簡単なロボットを製造するようプログラムした。その後、「子」ロボットは自律的に試験され、どの設計が最も優れた性能を発揮するかが調べられる。
これらの結果に基づき、「母」は自然選択の原理を用いて第2世代を生み出した。優れた特性を次世代へ受け継ぐため、第1世代の「子」のうち最良のものの「仮想DNA」を設計の出発点として用いた。この過程は数百回繰り返され、最終世代の最も適応度の高い個体は、第1世代の最も適応度の高い個体の2倍の速さで、一連の移動課題を遂行した。
発明の母
「母」に数百の新たな形状と「子」の歩行パターンを休むことなく生み出させることで、彼女は、人間のエンジニアには作れなかったかもしれない設計を生み出した。これについて最も興味深く重要な点は、彼女が事実上、創造性を実証したことである。
工場で製品を梱包するロボットのような、人間がプログラムした同じ動作を繰り返す従来の機械システムとは異なり、私たちの「母」ロボットは、人間の設計者の影響を受けずに自律的に「子」を組み立てることができた。その結果、彼女は新たな設計を「発明」できる。
現時点では「子」は単純すぎ、また制約が大きいため、自ら「母」になるには至っておらず、自然進化を完全に再現しているわけではない。しかし、技術の進歩に伴い、将来そうなってはならない理由はない。
しかし、ロボットが自ら進化することは、 あまりにも危険ではないか 。私たちはそうは考えていない。本研究の目的は、創造性の根底にある仕組みを工学的に再現することにある。私たちが知りたいのは、機械が未知の物体をどのように扱えるか、新たなアイデアや設計が統計的過程からどのように生じうるか、そして真に新しいものを生み出すのに、どれほどの時間、エネルギー、原材料、その他の資源が必要かということである。
これまでに生み出されたロボットの「子」は、人間のエンジニアが当初は思いつきにくいような独特の設計や動作によって、いくつかの驚きをもたらした。しかし、工学とは、物事がなぜ、どのように機能するのかを理解し、技術を一つずつ積み上げていくボトムアップの過程である。したがって、生物とは異なり、私たちの進化するロボットは、今もなお、そして今後も、想定された範囲と管理のもとにある。
掲載は、世界経済フォーラムによる見解の支持を意味するものではありません。
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著者：Fumiya Iida は、ケンブリッジ大学のメカトロニクス講師である。
写真：チューリッヒで開催された展示会「Robots on Tour」で、子どもたちがヒューマノイドロボット Roboy の手に触れている。REUTERS/Michael Buholzer.
