Robotický pes osvětluje, jak se zvířata učí chodit

Málokoho napadne se zamyslet nad tím, jak se stane, že se zvířata naučí chodit. Přitom je to pro ně podobný proces učení se jako u lidí. Vědci ze Stuttgartu se tomu rozhodli přijít na kloub. Využili k tomu robotického psa, jak informoval server Earth.

Přestože se zvířata rodí se svalovými koordinačními sítěmi umístěnými v jejich míše, naučit se přesný pohyb svalů a šlach nohou nějakou dobu trvá. Zpočátku se mláďata zvířat silně spoléhají na míšní reflexy, které jim pomáhají vyhnout se pádu během prvních pokusů o chůzi. Musí cvičit pokročilejší a přesnější ovládání svalů, které je charakteristické pro dospělá zvířata, dokud se nervový systém dobře nepřizpůsobí svalům a šlachám nohou.

Vědci z Institutu Maxe Plancka pro inteligentní systémy ve Stuttgartu se rozhodli tento proces učení se důkladněji zmapovat. Vyvinuli čtyřnohého robota o velikosti psa, který se postupně naučil chodit. „Hledali jsme odpověď tím způsobem, že jsme sestavili robota, který má reflexy stejné jako zvíře a učí se z chyb,“ řekl hlavní autor studie Felix Ruppert. „Pokud zvíře klopýtne, je to chyba? Ne, když se to stane jednou. Ale pokud často klopýtá, umožňuje nám to měřit, jak dobře robot chodí,“ dodal Ruppert.

Jak to funguje?

Učící algoritmus, který doktor Ruppert a jeho tým zkonstruovali, simuloval řídicí parametry centrálního generátoru vzorů (CPG) a také reflexy, které jsou charakteristické pro živé bytosti. U zvířat jsou tyto CPG sítě neuronů v míše, kde produkují periodické svalové kontrakce a napomáhají generování rytmických úkolů, jako je chůze, trávení nebo mrkání.

Dokud zvíře chodí po rovných plochách, CPG stačí k ovládání pohybových signálů z míchy. Pokud však tvor klopýtne, zaktivují se reflexy a upraví pohybové vzorce, aby zvíře nespadlo. Ačkoliv u novorozených zvířat nejsou CPG ještě dostatečně upraveny a zvířata často klopýtají, rychle se naučí, jak jejich CPG a reflexy ovládají svaly a šlachy nohou. „Nemůžeme snadno prozkoumat míchu živého zvířete. Chůzi můžeme tedy zkoumat pomocí robota,“ doplnil spoluautor studie Alexander Badri-Spröwitz, odborník na mechaniku.

Autorský článek Gabriely Brázdové s použitím informací z Earth a Nature Machine Intelligence