Get best of the week

Conheça a tartaruga cibernética, o antecessor do Roomba

Usando apenas uma célula fotoelétrica, um sensor de toque e duas lâmpadas eletrônicas, a tartaruga robô imitou os movimentos de animais reais



O neurofisiologista Gray Walter montou essa tartaruga cibernética para explicar as funções cerebrais. Na

árvore genealógica dos robôs, os ancestrais do Roomba provavelmente eram Elmer e Elsie, um par de tartarugas cibernéticas inventadas em 1940 pelo neurofisiologista Grey Walter . Os robôs podem "ver" graças a uma célula fotoelétrica rotativa que os direciona para uma fonte de luz. Se a luz se tornasse muito brilhante, eles se retiravam e começavam a explorar o ambiente em uma direção diferente. Ao colidir com um obstáculo, o sensor de toque fazia as tartarugas voltarem e mudarem de direção. Assim, Elmer e Elsie exploraram seus arredores.

Walter foi um dos primeiros pesquisadores em eletroencefalografia (EEG) - uma técnica para ler a atividade elétrica do cérebro usando eletrodos conectados ao couro cabeludo. Entre seus notáveis ​​avanços clínicos está o primeiro diagnóstico de um tumor cerebral produzido pelo EEG. Em 1939, ele ingressou no recém-fundado Instituto Neurológico. Burden, em Bristol, Inglaterra, como chefe do Departamento de Fisiologia, trabalhou lá até o final de sua carreira.

O movimento cibernético Norbert Wiener cria um zoológico inteiro de criaturas cibernéticas


No final da década de 1940, Walter entrou em uma comunidade em expansão de cientistas interessados ​​em cibernética. O fundador desse campo, Norbert Wiener definiu a cibernética como "o estudo científico do controle e da interação em sistemas como animais ou máquinas". Na primeira onda da cibernética, as pessoas procuraram montar máquinas que simulassem o comportamento animal. Claude Shannon foi jogado com um mouse robô chamado Theseus, capaz de passar por labirintos. William Ross Ashby criou o Homeostat , um dispositivo que se adapta aos sinais recebidos para permanecer em um estado estável.

A contribuição de Walter para esse zoológico cibernético foi uma tartaruga eletromecânica, na qual ele começou a trabalhar na primavera de 1948 em seu tempo livre. As primeiras amostras eram deselegantes. Em 1951, o U.J. Warren, apelidado de The Bunny, um engenheiro elétrico do Burden Institute, montou seis tartarugas melhores para Walter. Dois deles se tornaram Elmer e Elsie - Gray compuseram esses nomes com acrônimos desajeitados: Robôs mecânicos ELectro sensíveis à luz, com estabilidade interna e externa [robôs eletromecânicos sensíveis à luz com estabilidade externa e interna].


Foto de timelapse de 1950 - Walter fuma enquanto uma de suas tartarugas cibernéticas anda pela sala de estar

Walter considerou Elmer e Elsie Adam e Eve uma nova espécie, Machina speculatrix [aprendizado de mecanismo]. A designação científica refletia a natureza de estudo ou pesquisa dos robôs. As criaturas tinham um estojo protetor macio e um pescoço alongado, então Walter os levou para a família Linnean Testudo, isto é, para as tartarugas. Expandindo o esquema de nomeação, ele nomeou o mouse Shannon, passando pelos labirintos, labirinto de Machina e pelo homeostato de Ashby - Homestat Machina sopora (mecanismo de dormir).

As tartarugas cibernéticas de Gray Walter demonstraram livre-arbítrio?


Cada tartaruga movia-se sobre três rodas por meio de dois motores, um dos quais era responsável pelo movimento e o segundo pela direção. O cérebro consistia em dois tubos de elétrons, que, segundo Walter, eram equivalentes a dois neurônios em funcionamento.

Apesar do equipamento limitado, de acordo com suas declarações, as tartarugas mostraram livre arbítrio. Em uma edição de maio de 1950 da Scientific American, ele descreveu como uma fotocélula no final do pescoço de uma tartaruga examina o ambiente em busca de uma fonte de luz. A célula fotoelétrica foi conectada ao mecanismo de direção e, durante a busca, a tartaruga se moveu em círculos. Walter comparou isso com o ritmo alfa dos impulsos elétricos do cérebro, passando pelas regiões visuais do cérebro e ao mesmo tempo emitindo sinais para os músculos que os fazem se mover.

No quarto escuro, a tartaruga vagava sem rumo. Encontrando a luz, ela foi diretamente à sua fonte. Mas, quando excedeu um certo brilho, ela se retirou. Com duas fontes, ela se mudou para cá e para lá entre elas. "Como uma mariposa lutando por uma chama", escreveu Walter sobre uma tartaruga mudando seu comportamento entre procurar e se afastar da luz.

A tartaruga tinha sua própria luz de navegação, que acendia ao procurar uma fonte de luz. Inicialmente, era necessário apenas informar aos observadores qual equipe o robô está processando, mas isso teve consequências inesperadas. Se Elmer se notasse no espelho, começaria a se aproximar da imagem até que a luz ficasse muito brilhante e depois se retirasse. Em um livro de 1953, The Living Brain, Walter o comparou a um "narciso desajeitado".

Se Elmer e Elsie estavam na mesma sala e viam a luz um do outro, começaram a se mover em direção à fonte, e se aproximaram, depois se afastaram quando chegaram muito perto. Walter, que descreveu facilmente o comportamento das máquinas em termos biológicos, chamou de dança nupcial na qual os amantes infelizes nunca podem "realizar seus 'desejos".



A casca da tartaruga foi necessária não apenas para proteger seu interior eletromecânico. Se o robô colidisse com um obstáculo, o sensor de pressão o forçaria a ligar a marcha à ré e mudar de direção. Assim, o robô poderia estudar seu ambiente, sendo, de fato, cego.

M. speculatrix foi alimentada por uma bateria para um aparelho auditivo e uma bateria de 6 V. Terminando suas aventuras devido a uma bateria fraca, ela foi ao seu orifício. Lá, ela poderia se conectar aos contatos, desligar os motores e recarregar.

Elmer e Elsie deram um mergulho no festival britânico de 1951


No verão de 1951, Elmer e Elsie se apresentaram diariamente na feira de ciências do festival britânico de 1951. O festival foi realizado em vários locais do Reino Unido e atraiu milhões de visitantes. As tartarugas ganharam imensa popularidade. Os visitantes observavam suas ações curiosas enquanto se moviam em torno do curral, movendo-se para e afastando-se das fontes de luz, evitando obstáculos no caminho. Uma terceira tartaruga com uma carapaça transparente foi exibida em uma vitrine para mostrar sua estrutura interna e anunciar os componentes.

Enquanto M. speculatrix surpreendeu o público, Walter estudou a próxima geração desta espécie. Elmer e Elsie demonstraram com êxito um comportamento imprevisível que poderia ser comparado com a resposta mais simples dos animais aos estímulos, mas eles não foram treinados em experiência. Eles não tinham memória, não podiam se adaptar ao meio ambiente.

Walter chamou M. docilis de sua próxima tartaruga experimental, que significa "treinado" em latim, e tentou criar um robô que pudesse imitar os reflexos condicionados dos animais, de acordo com Pavlov. Psicólogo russo usou cães, comida e sons; Walter usou tartarugas cibernéticas, uma luz e um apito. Ele treinou suas tartarugas M. docilis para perceber o som de um apito da mesma maneira que a luz, e a tartaruga começou a se mover para o som mesmo na ausência de luz.

Walter publicou suas descobertas sobre M. docilis em mais um artigo da Scientific American, Learning Machine . O segundo artigo tinha muitas coisas interessantes para os engenheiros elétricos, em particular diagramas de circuitos e uma discussão técnica dos problemas que surgem ao criar robôs, por exemplo, amplificação do apito, necessária devido ao ruído dos motores.


Uma das tartarugas volta ao buraco para recarregar as baterias

O cérebro de M. docilis era o esquema CORA (COnditioned Reflex Analog, "um análogo de reflexos condicionados"), que reconhecia a chegada repetida de sinais simultâneos em diferentes canais - por exemplo, luz e som reconhecidos simultaneamente. Depois de fixar um certo número de repetições, de 10 a 20 peças, o CORA fez conexões com o comportamento resultante, que Walter descreveu como um reflexo condicionado. O CORA pode aprender o comportamento e esquecê-lo. Se o operador provocou a tartaruga sem acender a luz ao mesmo tempo que o som, o CORA eliminou a conexão estabelecida entre os eventos.

No final do artigo, Walter admitiu que, embora fosse realista realizar experimentos futuros com um grande número de circuitos e sinais de entrada, o custo da complicação seria uma diminuição da estabilidade. Como resultado, os cientistas perceberam que simular comportamentos e entender reações a vários estímulos é uma tarefa muito complicada.

Após a criação do CORA, Walter parou de experimentar tartarugas robóticas e ninguém começou a continuar sua pesquisa. Como observou o historiador Andrew Pickering em seu livro Cybernetic Brain de 2009, "CORA continua sendo um recurso inexplorado na história da cibernética".

O legado de Walter está vivo em suas tartarugas. Ruben Hogget reuniu uma valiosa coleção de informações de arquivo sobre as tartarugas de Walter, que podem ser encontradas no site do Zoológico Cibernético .". Três tartarugas do festival britânico foram leiloadas, e seu novo proprietário, Wes Clutterbuck, deu a eles os nomes Slo, Mo e Shan. Duas tartarugas foram destruídas pelo fogo, mas a que tinha concha transparente, a família Clutterback doou para a Smithsonian Institution. sobrevivendo até hoje, as seis primeiras tartarugas criadas por Warren's Hare estão alojadas no Museu da Ciência de Londres e agora são exibidas na galeria Criação do mundo moderno.

More articles:


All Articles