Get best of the week

Temui kura-kura cybernetic, pendahulu Roomba

Hanya menggunakan sel fotosel, sensor sentuh, dan dua lampu elektronik, kura-kura robot meniru gerakan hewan nyata



Ahli neurofisiologi Gray Walter mengumpulkan kura-kura cybernetic ini untuk menjelaskan fungsi otak. Di

pohon keluarga robot, nenek moyang Roomba mungkin adalah Elmer dan Elsie, sepasang kura-kura cybernetic yang ditemukan pada tahun 1940 oleh ahli neurofisiologi Grey Walter . Robot bisa "melihat" berkat sel fotosel yang mengarahkan mereka ke sumber cahaya. Jika cahaya menjadi terlalu terang, mereka mundur dan mulai menjelajahi lingkungan dengan arah yang berbeda. Saat bertabrakan dengan penghalang, sensor sentuh membuat kura-kura berbalik dan mengubah arah. Dengan demikian, Elmer dan Elsie menjelajahi lingkungan mereka.

Walter adalah salah satu peneliti pertama dalam electroencephalography (EEG) - suatu teknik untuk membaca aktivitas listrik otak menggunakan elektroda yang melekat pada kulit kepala. Di antara terobosan klinisnya yang terkenal adalah diagnosis pertama tumor otak yang dibuat oleh EEG. Pada 1939, ia bergabung dengan Neurological Institute yang baru didirikan. Beban di Bristol, Inggris, sebagai kepala Departemen Fisiologi, dan bekerja di sana sampai akhir karirnya.

Gerakan Cyber ​​Norbert Wiener Memunculkan Kebun Binatang Utuh Cybernetic


Pada akhir 1940-an, Walter jatuh ke komunitas ilmuwan yang tertarik pada cybernetics. Pendiri bidang ini, Norbert Wiener mendefinisikan cybernetics sebagai "studi ilmiah tentang kontrol dan interaksi dalam sistem seperti hewan atau mesin." Dalam gelombang pertama sibernetika, orang-orang berusaha merakit mesin yang mensimulasikan perilaku hewan. Claude Shannon dimainkan dengan mouse robot bernama Theseus, yang mampu melewati labirin. William Ross Ashby menciptakan Homeostat , perangkat yang beradaptasi dengan sinyal yang masuk sehingga tetap dalam kondisi stabil.

Kontribusi Walter terhadap kebun binatang cybernetic ini adalah kura-kura elektromekanis, tempat ia mulai bekerja pada musim semi 1948 di waktu luangnya. Sampel pertama tidak elok. Pada tahun 1951, AS Warren, dijuluki The Bunny, seorang insinyur listrik di Burden Institute, mengumpulkan enam kura-kura berkualitas lebih baik untuk Walter. Dua di antaranya menjadi Elmer dan Elsie - Gray menyusun nama-nama ini dari akronim yang canggung: ELectro MEchanical Robots, Light Sensitive, dengan stabilitas Internal dan Eksternal [robot elektromekanis yang peka terhadap cahaya dengan stabilitas eksternal dan internal].


Foto timelapse tahun 1950 - Walter merokok ketika salah satu kura-kura cybernetic-nya berjalan di sekitar ruang tamu

Walter menganggap Elmer dan Elsie Adam dan Hawa sebagai spesies baru, Machina speculatrix [pembelajaran mekanisme]. Penunjukan ilmiah mencerminkan studi atau sifat penelitian robot. Makhluk-makhluk itu memiliki kasing pelindung yang halus dan leher yang memanjang, jadi Walter membawanya ke keluarga Linne, Testudo, yaitu, ke kura-kura. Memperluas skema penamaan, ia menamai tikus Shannon, melewati labirin, labirin Machina, dan homeostat Ashby - Homestat Machina sopora (mekanisme tidur).

Apakah kura-kura cybernetic dari Grey Walter menunjukkan kehendak bebas?


Setiap kura-kura bergerak dengan tiga roda dengan dua motor, yang satu bertanggung jawab untuk pergerakan, dan yang kedua untuk kemudi. Otak terdiri dari dua tabung elektron, yang, menurut Walter, setara dengan dua neuron yang bekerja.

Meskipun peralatan terbatas, menurut pernyataannya, kura-kura menunjukkan kehendak bebas. Dalam terbitan Scientific American edisi Mei 1950, ia menggambarkan bagaimana sel fotosel di ujung leher kura-kura memindai lingkungan untuk sumber cahaya. Fotosel terhubung ke perangkat kemudi, dan selama pencarian kura-kura bergerak berputar-putar. Walter membandingkan ini dengan ritme alfa dari impuls listrik otak, melewati daerah visual otak dan pada saat yang sama memancarkan sinyal ke otot yang membuatnya bergerak.

Di ruangan yang gelap, kura-kura berjalan tanpa tujuan. Menemukan cahaya, dia pindah langsung ke sumbernya. Tetapi ketika melebihi kecerahan tertentu, dia mundur. Dengan dua sumber, dia pindah ke sana-sini di antara mereka. "Seperti seekor ngengat yang berusaha mendapatkan api," tulis Walter tentang seekor kura-kura yang mengubah perilakunya antara mencari dan mundur dari cahaya.

Kura-kura memiliki lampu navigasi sendiri, yang menyala ketika mencari sumber cahaya. Awalnya, itu hanya perlu memberi tahu pengamat tim yang memproses robot, tetapi itu memiliki konsekuensi yang tak terduga. Jika Elmer memperhatikan dirinya di cermin, dia akan mulai mendekati gambar sampai cahaya menjadi terlalu terang, dan kemudian dia mundur. Dalam sebuah buku tahun 1953, Otak Hidup, Walter membandingkannya dengan "bunga bakung canggung."

Jika Elmer dan Elsie berada di ruangan yang sama dan melihat cahaya satu sama lain, mereka mulai bergerak ke arah sumber, dan mendekat, lalu berbalik ke samping ketika mereka terlalu dekat. Walter, yang dengan mudah menggambarkan perilaku mesin dalam istilah biologis, menyebutnya sebagai tarian pernikahan di mana kekasih yang tidak bahagia tidak pernah bisa "mewujudkan keinginan mereka."



Cangkang kura-kura dibutuhkan tidak hanya untuk melindungi bagian dalam elektromekanisnya. Jika robot bertabrakan dengan penghalang, sensor tekanan memaksanya untuk menyalakan gigi mundur dan mengubah arah. Dengan demikian, robot dapat mempelajari lingkungannya, menjadi, pada kenyataannya, buta.

M. speculatrix ditenagai oleh baterai untuk alat bantu dengar dan baterai 6 V. Menyelesaikan petualangannya karena baterai kendur, dia pergi ke lubangnya. Di sana dia bisa terhubung ke kontak, mematikan motor dan mengisi ulang.

Elmer dan Elsie membuat percikan di festival Inggris tahun 1951


Pada musim panas 1951, Elmer dan Elsie tampil setiap hari di pameran sains festival Inggris 1951. Festival ini diadakan di beberapa lokasi di seluruh Inggris, dan menarik jutaan pengunjung. Kura-kura telah mendapatkan popularitas luar biasa. Pengunjung menyaksikan tindakan aneh mereka ketika mereka bergerak di sekitar kandang mereka, bergerak menuju dan menjauh dari sumber cahaya, menghindari rintangan di jalan mereka. Kura-kura ketiga dengan karapas transparan ditampilkan di etalase untuk menunjukkan struktur internal dan mengiklankan komponen.

Sementara M. speculatrix mengejutkan publik, Walter mempelajari generasi berikutnya dari spesies ini. Elmer dan Elsie berhasil menunjukkan perilaku tak terduga yang dapat dibandingkan dengan respons hewan paling sederhana terhadap rangsangan, tetapi mereka tidak terlatih dalam pengalaman. Mereka tidak memiliki memori, mereka tidak dapat beradaptasi dengan lingkungan.

Walter menyebut M. docilis kura-kura eksperimental berikutnya, yang berarti "terlatih" dalam bahasa Latin, dan mencoba membuat robot yang bisa meniru refleks hewan yang dikondisikan menurut Pavlov. Psikolog Rusia menggunakan anjing, makanan, dan suara; Walter menggunakan kura-kura cybernetic, cahaya dan peluit. Dia melatih kura-kura M. docilis untuk memahami suara peluit dengan cara yang sama seperti cahaya, dan kura-kura itu mulai bergerak ke suara itu bahkan tanpa adanya cahaya.

Walter menerbitkan temuannya pada M. docilis di artikel lain untuk Scientific American, Learning Machine . Artikel kedua memiliki banyak hal menarik untuk insinyur listrik, khususnya, diagram sirkuit dan diskusi teknis tentang masalah yang timbul saat membuat robot, misalnya, pengeras suara peluit, yang diperlukan karena kebisingan motor.


Salah satu kura-kura kembali ke lubang untuk mengisi ulang baterai

Otak M. docilis adalah skema CORA (COnditioned Reflex Analog, "analog refleks terkondisi"), yang mengenali kedatangan berulang sinyal simultan pada saluran yang berbeda - misalnya, cahaya dan suara dikenali secara bersamaan. Setelah memperbaiki sejumlah repetisi, dari 10 hingga 20 buah, CORA membuat koneksi dengan perilaku yang dihasilkan, yang digambarkan Walter sebagai refleks terkondisi. CORA bisa belajar perilaku dan melupakannya. Jika operator menggoda kura-kura tanpa menyalakan lampu pada saat bersamaan dengan suara, CORA menghilangkan koneksi yang sudah mapan di antara peristiwa-peristiwa tersebut.

Pada akhir artikel, Walter mengakui bahwa, meskipun akan realistis untuk melakukan percobaan di masa depan dengan sejumlah besar sirkuit dan sinyal input, biaya komplikasi akan menjadi penurunan stabilitas. Akibatnya, para ilmuwan menyadari bahwa mensimulasikan perilaku dan memahami reaksi terhadap beberapa rangsangan adalah tugas yang terlalu rumit.

Setelah penciptaan CORA, Walter berhenti bereksperimen dengan kura-kura robot, dan tidak ada yang mulai melanjutkan penelitiannya. Seperti yang dicatat oleh sejarawan Andrew Pickering dalam bukunya Cybernetic Brain 2009, "CORA tetap merupakan sumber daya yang belum dijelajahi dalam sejarah cybernetics."

Warisan Walter masih hidup di kura-kura. Ruben Hogget telah mengumpulkan koleksi informasi arsip yang berharga tentang kura-kura Walter, yang dapat ditemukan di situs web Cybernetics Zoo-nya ."Tiga kura-kura dari festival Inggris dilelang, dan pemilik baru mereka, Wes Clutterbuck, memberi mereka nama Slo, Mo dan Shan. Dua kura-kura kemudian dihancurkan oleh api, tetapi yang memiliki tempurung transparan, keluarga Clutterback menyumbang ke Smithsonian Institution. Yang kedua dari selamat sampai hari ini, enam kura-kura pertama yang diciptakan oleh Hare Warren bertempat di Museum Sains di London dan sekarang dipamerkan di galeri Creation of the Modern World.

More articles:


All Articles