Spazio
Perché l’Intelligenza di Sciame è Importante per i Veicoli Spaziali Autonomi
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Fino a poco tempo fa, il metodo dominante per produrre una macchina in movimento, sia essa un aeroplano, un veicolo spaziale o un sottomarino, era progettarla accanto a sistemi meccanici ben consolidati. Più recentemente è emersa l’idea della “bionica”, in cui i progetti artificiali imitano quelli biologici, soprattutto per caratteristiche come la morfologia e la locomozione. Questo può assumere la forma di imitare le libellule per creare micro‑drone, mani umane per robot, o costruire veicoli subacquei a forma di creature marine.
Questo approccio consente di sfruttare i miliardi di anni di processo evolutivo che hanno ottimizzato forme e strutture per condizioni specifiche, solitamente con una forte tendenza all’efficienza energetica e alla resilienza, che i progetti ingegneristici artificiali faticano a eguagliare.
Un nuovo articolo scientifico cerca di spingere questa idea oltre, scritto da ricercatori dell’Università di Pechino e della China Academy of Aerospace System and Innovation. Lo studio sostiene che un nuovo concetto chiamato Extensive Bionic Intelligence (EBI) potrebbe potenziare ulteriormente i sistemi artificiali trapiantando meccanismi evolutivi raffinati in miliardi di anni, soprattutto per le applicazioni aerospaziali.
È stato pubblicato nel Chinese Journal of Aeronautics1 con il titolo “Thoughts on extensive bionics intelligence in aerospace field”.
Bionica vs Bionica Estesa
Una ragione per cui i sistemi complessi stanno gradualmente prendendo sempre più ispirazione dai sistemi biologici è che, man mano che la loro complessità aumenta, il loro progetto affronta gli stessi problemi degli organismi biologici:
- Una rete complessa di diversi componenti deve funzionare insieme senza intoppi.
- Condizioni e ambienti mutevoli richiedono un’adattamento rapido.
- “Emergenza macroscopia a più livelli di funzioni sofisticate assenti nei singoli componenti, evolvendo in modo ordinato all’interno di ambienti dinamici.”
“La bionica consiste nel prendere un organismo specifico come oggetto e imitare le sue caratteristiche distintive, per ottenere un’alta coerenza tra i sistemi artificiali e gli organismi naturali negli attributi fisici, nelle caratteristiche di movimento e negli scenari di applicazione. La ricerca della somiglianza ultima tra l’oggetto artificiale e l’organismo naturale è il concetto fondamentale della bionica.”
Questo può creare progetti molto interessanti simili ad animali, come, ad esempio, il design a forma di manta di un drone subacqueo di Northrop Grumman (NOC ) (segui il link per il nostro report su quella azienda).
Tuttavia, questo approccio è anche limitato poiché può solo imitare organismi reali. Non può iterare molto su un progetto e sarà alla fine vincolato dal design che aveva senso per strutture biologiche fragili, e non da quello che potrebbero essere progetti ispirati alla vita, tenendo conto dei vantaggi dei materiali artificiali.
Ecco perché il nuovo approccio della “bionica estesa” è ora preso in considerazione. Non si limita a imitare il risultato finale (gli organismi viventi) ma anche i processi che li hanno creati, i quali potrebbero o meno produrre risultati simili quando applicati a sistemi artificiali.
“La bionica estesa si libera dalla mentalità stereotipata della “corrispondenza uno‑a‑uno” (ad esempio, progettare pesci robotici solo imitandone le creature nuotanti o droni copiando animali volanti). Esplora vari schemi biologici in natura, inclusi schemi morfologici, strutturali, comportamentali, di ragionamento, organizzativi e di sciame, per poi astrarre metodologie universali applicabili ai sistemi artificiali.”
Applicare la Bionica Estesa
In generale, l’Extensive Bionic Intelligence (EBI) mira a integrare molti campi scientifici in una nuova scuola di ingegneria e design:
- Evoluzione biologica (l’emergere dell’intelligenza in natura),
- Le basi materiali e i meccanismi di elaborazione dell’informazione delle neuroscienze (la base neurale dell’intelligenza)
- Scienza cognitiva (le manifestazioni fondamentali dell’intelligenza),
- La psicologia (le manifestazioni avanzate dell’intelligenza) integra teorie multidisciplinari per formare un quadro teorico e tecnologico per la scienza dell’intelligenza.
Ciò dovrebbe essere particolarmente rilevante per i sistemi bio‑ispirati e l’intelligenza di sciame, in particolare per lo sviluppo futuro di veicoli spaziali autonomi e intelligenti e dei sistemi aerospaziali.
“Gli organismi più complessi forniscono anche paradigmi preziosi. Ad esempio, la rete neurale distribuita e la cognizione flessibile dei polpi dimostrano intelligenza decentralizzata e capacità di risoluzione dei problemi adattive, offrendo nuove intuizioni per progettare sistemi senza pilota altamente autonomi.”
EBI può anche offrire il valore aggiunto di integrare più di un design contemporaneamente, rendendolo più capace di creare un “ecosistema” di droni o robot rispetto all’imitazione uno‑a‑uno della bionica classica.
Faciliterà l’integrazione interdisciplinare di più sistemi e obiettivi, allontanandosi dal precedente approccio bionico più semplice che finora ha prodotto solo risultati misti nella realizzazione di strumenti funzionali.
“La tecnologia EBI rompe il fenomeno di isolamento delle specie nei processi di apprendimento biologico, abbandonando approcci di trasferimento semplicistici e grezzi come “imitare i pesci sott’acqua”, “replicare gli uccelli in volo” e “imitare i lupi sulla terra”.”
