רובוטים בחלל
מי צריך אסטרונאוטים? האם העלויות והסיבוכים הכרוכים באיוש משימות לחלל מצדיקים את "התועלת השולית" הטמונה בהם?
ויכוח רב-שנים בחקר החלל נוגע לשאלה אם יש סיבה לשגר משלחות מאויישות לחלל. במילים בוטות יותר: מי צריך אסטרונאוטים? כדי להחזיק אדם בחיים בסביבה העויינת של החלל החיצון, יש צורך בכמות גדולה של ציוד ואספקה. כדי להוריד את הסיכוי לכישלון שתוצאתו אובדן חיים, יש לסבך עוד יותר את התכנון ולהעלות עלויות. ובסופו של דבר, האם אדם בתוך חללית יכול לעשות יותר מאשר רובוט המטיס את החללית, או חללית שהיא עצמה רובוט?
חלק מהתומכים במשימות מאוישות מונָעים על ידי אידיאולוגיה: אם הייעוד והחזון של האנושות הוא להתפשט ברחבי החלל, כדאי כבר עכשיו לעסוק בכך, ולא לשלוח את המכונות שלנו במקומנו. דיונים כאלה הם חשובים, אך כרגע יש סיבות אחרות, טכנולוגיות ולא אידיאולוגיות: בטכנולוגיה של היום, לבני אדם יש יכולות גבוהות הרבה יותר גם בביצוע של משימות מתוכננות, גם בזיהוי של הזדמנויות לגילויים שלא נצפו מראש (קל לדמיין איש-מאדים עומד ליד הרובוט "ספיריט" שנחת על המאדים, מחוץ לתחום שאותו סוקרת המצלמה, ותוהה מדוע הרובוט אינו מגיב להימצאותו שם...), וגם בהתמודדות עם תקלות ואירועים לא-מתוכננים.
למרות זאת, יש סביבות שבהן עדיין איננו יודעים איך להחזיק אנשים בחיים - למשל, בכבידה הגבוהה כמו זו שתחוש כל משלחת באטמוספרה של כוכב הלכת צדק. לפעמים סביבות אלה מקשות אפילו על מכונות: בטמפרטורה של °450 השוררת על פני כוכב הלכת נוגה, קיימים רכיבים חשמליים ומכאנים שיוכלו לפעול, אך המיקרו-אלקטרוניקה הנדרשת למחשבים שיפעילו את כלי הרכב לא תוכל לשרוד זמן רב.
לאחרונה עלתה הצעה חדשנית ב- NASA לבנות רובוט ממונע שיחקור את פני השטח של נוגה תוך שילוב עם רובוט מעופף שיטוס בגובה של כ- 75-50 ק"מ, שם התנאים נוחים יותר. פרט לחקירת האטמוספרה עצמה (שבה קיימות תופעות בלתי-מוסברות, כמו רצועת עננים הנעה במהירות כה רבה עד כי היא מקיפה את נוגה בארבעה ימים - מהר יותר פי שישים מאשר סיבוב כוכב הלכת על צירו), יישא הרובוט המעופף את המחשוב שיפעיל את הרובוט הנע על הקרקע.
רובוטים מוגבלים
במדור זה סקרנו כמה כישלונות והצלחות של רובוטים בחלל. בחודשים הספורים שחלפו מאז, נצבר ניסיון נוסף בתחום זה. הרובוט "אופרטוניטי", שיחד עם אחיו התאום "ספיריט" חוקר בחודשים האחרונים בהצלחה רבה את פני השטח של מאדים, נתקע בדיונת חול קטנה (רוחבה כ- 2.5 מטר, גובהה כ-30 סנטימטר) ב-26 לאפריל 2005. מפעילי הרובוט על כדור הארץ, המודעים לכך שכל טעות עשויה לשתק את הרובוט לתמיד, השקיעו שבועות של מחשבה, תכנון וסימולציה בקביעת דרך החילוץ.
בזמן כתיבת שורות אלו יש מקום לאופטימיות: בשלוש תנועות שבוצעו בין ה-13 במאי לבין ה-16 במאי, הצליח הרובוט לנוע יותר משבעה סנטימטר על גבי הדיונה, ושידר תמונות שבהן נראה כי הצליח להיפטר מחלק מהחול שדבק בתחילה לגלגלים . אם היתה זו משימה מאוישת, סביר כי אדם שהיה נוהג ברכב על פני המאדים - אם היה אכן שוקע בחול - היה מצליח לאסוף מהר הרבה יותר את המידע הנדרש כדי להיחלץ. מובן גם כי לאדם יש יכולת תנועה גמישה ובלתי-תלויה ברכב: ייתכן כי יציאה מהרכב ופינוי החול מהגלגלים היו פותרים את הבעיה תוך דקות, במקום השבועות שנדרשו כאן.
קרוב יותר לכדור הארץ, נכשל ניסוי שנועד לבחון יכולת ניווט של חלליות רובוטיות ומפגש עם חלליות אחרות. ב- 15 לאפריל 2005, ניסתה החללית DART (ראשי תיבות באנגלית של "הדגמת טכנולוגית מפגש אוטומטית") להתקרב עד כדי 5 מטרים מלוויין המקיף את כדור הארץ ולבצע לידו תמרונים. ככל הידוע כרגע, אזל הדלק של DART תוך כדי ביצוע המשימה, כנראה בגלל שימוש-יתר בדלק כדי לתקן את המסלול. DART פגעה בלווין, בניגוד לתכנון, ושינתה במקצת את מסלולו. בצד החיובי, יש לציין כהצלחה את הניווט העצמאי של DART עד לקירבה כל כך גבוהה ללוויין המטרה. הטכנולוגיה שהופעלה כאן חשובה עבור בנייה והרכבה עצמאית של תחנות חלל בעתיד.
הדור הבא
בינתיים, על כדור הארץ, בונה נאסא את הדור הבא של כלי רכב רובוטיים שיוכלו לסייר על מאדים. אחד מהרובוטים, הנקרא זואי (Zoe), השלים לאחרונה ניסוי מוצלח במקום היבש ביותר על כדור הארץ - מדבר אטקמה בצ'ילה - שנבחר כי כמעט שלא נמצאים בו יצורים חיים ומפאת דמיון מסוים של התנאים שבו לתנאים השוררים על פני מאדים.
הרובוט בעל ארבעת הגלגלים היה תחת שליטתם של מדענים מפיטסבורג, אך הוכיח את יכולתו לנווט בצורה עצמאית למרחקים של עד חמישה ק"מ - הרבה יותר מהשיא שקבעו ספיריט ואופורטוניטי (317 מטר). זואי הצליח גם לזהות סימני חיים - כנראה חיידקים - בכמה סדקים בסלע. הזיהוי נעשה על ידי התזת צבענים מיוחדים על הקרקע, צבענים שזוהרים בנוכחות חומרים אורגניים כמו שומנים, חלבונים, סוכרים וחומצות גרעין. ראש הצוות, החוקרת נטלי קברול (Cabrol), רואה בתוצאה זו סימן מעודד: היא עשויה להוביל לרובוטים שיוכלו לאתר חיים בצורה אמינה, תוך כדי חיפוש וניווט עצמאי.
יש עדיין הרבה אתגרים. למשל, בניסוי שבוצע, זואי הונחה על ידי מפעיליו היכן לעצור ולהפעיל את מנגנוני זיהוי החיים. בניסויים הבאים בהמשך שנת 2005, יועברו החלטות אלה לניהולו האוטונומי של הרובוט.
לכלי הרכב שתוארו עד כאן - חלליים או קרקעיים - יש מגבלה קשה בכך שצורתם ותפקודם קבועים מראש. מה אם היינו יכולים ליצור רובוט הבנוי מכמה יחידות נפרדות, כך שהוא יכול לשנות את צורתו ואת פעולותיו על ידי שינוי החיבורים בין יחידות אלו? רובוט כזה יוכל להתאים את עצמו להזדמנויות ולאתגרים המשתנים תוך כדי ביצוע המשימה, להתגבר על תקלות, ולשנות את צורתו כדי להתגבר על מכשולים.
במעבדת הרובוטיקה הפולימורפית (פולימורפי = רב-צורתי) באוניברסיטת דרום-קליפורניה, בונים רובוטים כאלה עבור מגוון שימושים - בניית תחנות חלל, חיפוש והצלה, עבודה מתחת לפני הים ועוד. בין השאר, בונים שם מודולים היכולים להתחבר בקו אחד, ליצירת נחש היכול לעבור במעברים צרים, או להתחבר בצורת "רגליים" ולהצעיד את הרובוט הנוצר מחיבור הרגליים. אחד מהעקרונות המשמש מעבדה זו הוא הימנעות מבקרה מרכזית: בבקרה מרכזית, יחידה אחת מנהלת את שאר היחידות. זוהי גישה מוגבלת מבחינת יכולת חישוב, חסרת גמישות, ובעלת שרידות נמוכה (תקלה ביחידת הבקרה משתקת את הרובוט).
במקום זה, הרובוט פועל על ידי כך שכל תת-יחידה (מודול) שלו משדרת לתת-היחידות הקרובות אליה מסרים על מצבה באותו רגע ועל המצב שאליו היא אמורה להגיע. המפתחים קוראים לשדרים אלה "הורמונים דיגיטליים", מכיוון שההשראה לעקרונות אלה הגיעה ממערכות ביולוגיות טבעיות של בקרה הורמונלית. בעזרת "הורמונים" אלה, נוצר שיתוף פעולה בין היחידות המרכיבות את הרובוט, והוא נראה כאילו הוא פועל למטרות מוגדרות.
גדולים מהחיים
ההמשך הטבעי של רעיון זה הוא רובוט היכול לבנות העתק של עצמו על ידי שימוש בחומרים שימצא בסביבתו. התקדמות מעניינת בתחום זה הוצגה על ידי צוות מאוניברסיטת קורנל, שהציג יחידות מודולריות מהן אפשר לבנות רובוט שיאתר יחידות נוספות כאלה ויחבר אותן יחד בצורה הזהה לרובוט המקורי. מובן כי יחידות מודולריות אלה מסובכות ומתוחכמות למדי - הן כוללות מנועים, אלקטרומגנטים, משדרים ועוד.
אם הרובוט היה יכול לבנות את היחידות עצמן מחומרי גלם פשוטים, היתה נוצרת אפשרות של התרבות המונית של העתקים. יכולת כזו עדיין רחוקה מאוד מהטכנולוגיה שברשותנו היום, למרות שהרעיון עצמו הוצע כבר בשנות הארבעים של המאה שעברה על ידי המתמטיקאי הנודע ג'ון פון-נוימן (Von Neumann): חללית קטנה נוחתת על אסטרואיד, ממנה יוצאת מכונה הכורה מחצבים ומינרלים ובונה מהם מכונה נוספת.
יחד בונות מכונות אלו עוד מכונות, עד שנוצר בית חרושת מספיק גדול כדי לייצר חלליות חדשות הנושאות מכונות קטנות, בדיוק כמו החללית המקורית. ברור כי תהליך כזה יכול לייצר חלליות בקצב הולך וגדל, ומכאן יש המסיקים טענה מעניינת: מספיק שגזע חוץ-ארצי אחד יצר חללית אחת כזאת במיליארדי השנים מאז היווצרות היקום, בכוכב-לכת כלשהו מתוך הגלקסיה הענקית שלנו, כדי שכל הגלקסיה תהיה מכוסה בבתי-חרושת לרובוטים. אנו יודעים כי דבר זה לא קרה - לפחות בפינה הקטנה שאנו מכירים. לכן, נמשך הטיעון, הרעיון של פון-נוימן אינו ניתן לביצוע (מובן שקיימים טיעוני נגד).
כיוון אחר להתפתחות עתידית, הדורש טכנולוגיה שגם היא חזקה בהרבה מכל מה שאנו יכולים ליצור כיום, הוא "רובוט השיח", פרי מוחו של חלוץ הרובוטיקה האנס מורביץ (Moravec) מאוניברסיטת קרנגי-מלון בארה"ב. הרעיון בא מהשוואת היצורים הראשונים - בצורת מקל מוארך - ליצורים שבאו אחריהם, שהוסיפו גפיים למקל הבסיסי, ולהתפתחות הנוספת של אצבעות בקצה הגפיים. מה אם היינו יכולים להמשיך את התהליך ולהוסיף "תת-אצבעות" בקצה האצבעות? המבנה שייווצר דומה לשיח, עם גזע גדול שממנו יוצאים ענפים ראשיים המתפצלים לענפים קטנים יותר, לזרדים ולזלזלים.
מכונה כזו יכולה לפעול ברמות מַקרוסקופיות - בגדלים המתאימים לפעולות אנושיות - כמו גם ברמות מיקרוסקופיות. עם שלושים רמות של התפצלות, ניתן להגיע לכמיליארד "אצבעות" כשכל אחת באורך של כמה מיקרומטרים. עם מנגנוני הנעה מתאימים, כל אצבע כזו יכולה להשלים תנועה מלאה כמיליון פעמים בשנייה. בהגדלה נוספת של מספר ההתפצלויות, הסקלה היא כבר ננו-טכנולוגית, ויכולה לפעול תיאורטית על קבוצות קטנות של אטומים. עם יכולת חישה ותנועה בכל אצבע כזאת, יוכל רובוט כזה לגעת בו-זמנית בכל חלק של מכונה (או אדם!), לזהות בעיות ולתקן אותן בצורה שתיראה לנו כמיידית. קשה לדמיין איך ייראה רובוט כזה בפעולה.
בתנועה, הוא יוכל ליצור מתוך גופו מספר כלשהו של רגליים, גלגלים ואפילו כנפיים, תוך כדי שינוי מתמיד: מה שהיה גלגל לפני שנייה יהפוך לרגל בשנייה הבאה ולזרוע (כמו של תמנון) בשנייה שלאחריה. בביצוע מטלה כלשהי, הוא יוכל לבנות בתוך שניות מכשירים מסובכים ביותר, ללא צורך בכלים מיוחדים (כל כלי נדרש ייווצר על ידי הזזה מתאימה של הענפים והאצבעות), ולחלק את המטלה למיליוני תת-פעולות המתבצעות בו-זמנית. כפי שמורביץ כתב בספרו "ילדי המוח" (Mind Children, 1988): "הוסיפו לכך את היכולת להיפרד לענן של מיליוני חלקים עצמאיים העפים בצורה מתואמת, וחוקי הפיזיקה ייראו כאילו הם נמסים מול השילוב של כוונה ורצון. בצורה שאף קוסם לא הגיע אליה מעולם, דברים בלתי-אפשריים פשוט יקרו ליד רובוט-שיח".
מדע בדיוני? בוודאי. נדרשות פריצות דרך במספר תחומים רב: חומרים אקזוטיים, ננו-טכנולוגיה, מקורות אנרגיה והעברת אנרגיה, עוצמות מיחשוב הרבה מעל למה שנשיג אם נחבר כיום את כל מחשבי העולם, ותכנון מהיר של שיתוף פעולה של מיליארדי מרכיבים למען מטרה משותפת. אכן, רובוטים כאלה שבו את דמיונם של כמה ספרי מדע בדיוני, כמו הסידרה שהחלה בספר "מעוף השפירית" מאת רוברט פורוורד (R.L.Forward: "Flight of the Dragonfly", 1984). עם זאת, מורביץ מאמין כי בדיוק כפי שבוצעו מחקרים תיאורטיים על שיגור טילים לחלל עשרות שנים לפני שנוצרה הטכנולוגיה הנדרשת, כך כדאי כבר כיום לנתח את האפשרויות ואת האתגרים בדך למימוש.
בינתיים, שוקדים חוקרים בכל העולם על אתגרים פשוטים וקרובים יותר, שפתרונם עשוי בסופו של דבר לתרום לפריצות הדרך הנדרשות ליצירת רובוט-שיח. כפי שאומר החוק השלישי שניסח סופר המד"ב ארתור סי. קלארק: "כל טכנולוגיה מתקדמת מספיק היא בלתי-ניתנת להבדלה מקסם".
לפנייה לכתב/ת 
