Eesti teadlased loodavad panna putukrobotile pähe tehisaru | Tehnika

Eestis tegutsevad teadlased on kavandanud revolutsioonilise putukroboti, mis on võimeline juhtima päris putukaid. Selleks loodud tehisaju võimaldab putukrobotil liikuda, tundlikult navigeerida ja isegi otsustada. See innovatsioon on suur samm tehisintellekti ja loodusmaailma sünergia suunas ning avab uksed paljudele tulevikuvõimalustele. Eestil on taas võimalus tõestada end tehnoloogia ja innovatsiooni lipulaevana maailmas. Loodetavasti suudab see projekt inspireerida järgmise põlvkonna teadlasi ja aidata kaasa teaduse arengule üle maailma.

Tallinna Tehnikaülikooli arvutisüsteemide instituudi professor Jaan Raik töötab Tartu kolleegidega tillukese kiibimudeli kallal, millel saaks jooksutada tõhusamalt ja energiasäästlikumalt tehismõistust. Kaugemas tulevikus saaks selle toel kontrollida väikeseid, putukamõõtu roboteid.

Raik nentis, et pole töörühmaga veel putukroboti võimalike kasutusalade peale põhjalikumalt mõelnud. “Kuna ta on autonoomne, teeb ta mõnes mõttes ise otsuseid. Rakenduste poolelt ei oskagi öelda. Kui see nüüd võimalikuks osutub ja mingid prototüübid tekivad, eks siis näeb. […] Võib ette kujutada luuret – meil on üks röövik, mis otsib ise teed,” selgitas professor. Sealt edasi saaks liikuda juba keerukamate putukrobotite suunas.

Sarnaselt tavalistele arvutiprogrammidele jooksutatakse lihtsamaid ja keerukamaid tehisaru-lahendusi arvutikiipide peal. Piltlikult toimuvad selleks ränikiipide peal pidevad arvutustegevuste tarbeks pidevalt ümberlülitused ehk liiguvad ühed ja nullid. Arvutite keskprotsessorites kasutatavad kiibid ei sobi selleks aga oma ülesehituse tõttu kuigi hästi.

“Masinõpe kasutab teatud tüüpi tehteid ja tavaprotsessor ei suuda neid kõigi efektiivsemalt teha. Tehisintellekt saavutas oma võimsuse tänu sellele, et tehakse hästi palju arvutusi väga suurtel andmetel, saamaks mingit tarkus ja õigeid ennustusi,” viitas Raik. Lihtsustatult täidetakse tavaprotsessorites lõpptulemusi jõudmiseks käske järjestikku. Seevastu näiteks graafikakaartides on tuumi märksa rohkem ehk paralleelselt saab töödelda korraga rohkem infot.

Seega ei pea olema tehisaru jooksutav kiip ilmtingimata inimaju jäljendus. “Enamasti proovib see protsessor läbi viia arvutustehteid, mida see närvivõrk peaks tegema. Need võivad olla mingid suured maatrikskorrutised, mida tuleb hästi palju selle närvivõrgutegevuse käigus teha. On olemas ka sellised aju jäljendavad kiibid, aga need projektid on üldiselt salastatud ja sellised sõjaväelised projektid Ameerikas ja need on veidi teistsugused arvutid, võib-olla mitte ühel kiibil olevat, vaid pigem kiipide võrgud,” selgitas Raik.

Tehisaru jooksutamine on aga tüüpiliselt energiamahukas. Juhtme või mahuka akuta autonoomselt toimetava roboti jaoks tuleb täiustada seetõttu ka kiibidisaini. Nende projekteerimisega Raigi töörühm tegelebki. “See on selles mõttes väga peen ja edasijõudnud töö, et me ei tee n-ö standardset kiibi projekti, kus liiguvad nullid ja ühed ning nendega arvutatakse, vaid see on tõepoolest käsitöö, et kiip oleks veelgi efektiivsem ja pisem, et see suudaks selles putukasuuruses robotis ikkagi mitte seda akut ära tarbida,” lisas professor.

Näiteks võttis töörühmappi analoogsüsteemi. Viimane tähendab, et digitaalarvutitest, mis töötlevad infot arvuliste väärtustena (0 ja 1), simuleerib analoogarvuti probleeme pidevalt muutuvate signaalidega. Kuna analoogarvutis toimuvad kõik operatsioonid mingi kindla signaaliga praktiliselt paralleelselt, võimaldab see teatud tüüpi arvutusi sooritada kiiremini ja energiasäästlikumalt kui digitaalarvutid.

“Oleme võrrelnud seda kiipi võimsustarbe, kiiruse ja täpsuse mõttes teiste lähimate analoogidega, mis on Lõuna-Koreas tehtud. Simulatsioonid näitavad, et parameetrid on paremad ja see on põhimõtteliselt palju väiksem,” sõnas Raik. Samas tõdes ta, et päris maailmas pole nad ise oma kiipi veel tervikuna kokku pannud. Võrdlus põhineb spetsiaalsel programmeerimiskeelel põhineval mudelil.

Samas pole olnud Lõuna-Korea tehisaru kontrollitavad robotid täielikult autonoomsed, vaid neil on olnud küljes juhtmed: “Päris sellist ulmet, nagu me teha plaanime, pole ma näinud,” kinnitas professor.

Raik lisas, et nende putukrobot koondab endas mitut innovatsiooni. “Siin on kokku pandud kahte tüüpi elektroonikat, et see asi oleks efektiivsem: masinõpet ja tehisintellekti uudsuseid rakendatud. Lisaks on Tartu tehnoloogiainstituudis välja töötatud tehislihaste lähenemine. See kõik viib selleni, et saame energiat väga palju kokku hoida, panna kokku kogu selle tarkuse ja liikumise väga väikse kaalu ja suuruse peale,” lisas professor.

Prototüübina ehitatav robot kujutab endast umbes maipõrnika suurust röövikut. Järgnevates faasides pole välistatud aga ka lendava roboti loomine. “Oleme sellest ikka mõelnud ja jälginud neid lahendusi. Siin on see kaal nagu eriti tähtis. Tiibade liigutamine on energiamahukas tegevus,” sõnas Jaan Raik.

Kokkuvõtteks võib öelda, et Eesti teadlased teevad olulisi edusamme putukroboti tehisaju arendamisel. Nende eesmärk on luua täiesti autonoomne ja intelligentsust omav robot, mis suudaks imiteerida loodusliku putuka käitumist. See avaks uusi võimalusi erinevates valdkondades nagu näiteks otsingureidide, meditsiini või isegi sõjaväe jaoks. Loodetavasti suudetakse tulevikus luua veelgi paremaid ja täpsemaid tehisajusid, mis aitaksid maailma muuta tõhusamaks ja efektiivsemaks.