Метамашины состоят из автономных модулей, напоминающих детали конструктора. Каждый модуль — это полноценный робот со своим двигателем, аккумулятором и вычислительным блоком. В одиночку такие элементы могут катиться, поворачиваться или подпрыгивать, однако их реальные возможности раскрываются, когда несколько модулей соединяются в одну систему.
Объединяясь, модули образуют более крупные конструкции, которые способны двигаться различными способами. В зависимости от конфигурации робот может извиваться как тюлень, цепляться за поверхность подобно ящерице или прыгать, как кенгуру. При этом форму системы можно быстро изменить прямо во время работы, добавляя или перестраивая отдельные элементы.
Для поиска наиболее эффективных конфигураций исследователи использовали алгоритмы искусственного интеллекта. Вместо традиционных схем, вдохновленных животными или гуманоидными роботами, алгоритм создал десятки необычных «видов» машин, которые ранее не рассматривались инженерами. Затем в компьютерных симуляциях происходил процесс отбора — лучшие конструкции сохранялись и совершенствовались.
Руководитель исследования Сэм Кригман объясняет, что разработчики фактически воспроизвели ускоренную эволюцию в виртуальной среде. Алгоритм комбинировал модульные элементы, создавал новые формы, проверял их в симуляции и отбирал наиболее эффективные варианты движения.
После цифрового этапа инженеры собрали лучшие конструкции и протестировали их на открытом воздухе. Роботы без проблем перемещались по сложной местности — гравию, траве, песку, корням деревьев и неровной кирпичной поверхности. Они перепрыгивали препятствия, вращались в воздухе и самостоятельно возвращались в устойчивое положение после падения.
Робот устойчив к повреждениям — если часть конструкции ломается или отделяется, оставшиеся модули продолжают движение. Отделившийся элемент при этом может самостоятельно вернуться и вновь присоединиться к общей системе. По словам разработчиков, эти роботы могут выжить, если их «разрубить пополам или разрезать на части». В будущем такие машины смогут быстро адаптироваться к окружающей среде, менять конфигурацию под те или иные задачи и работать в условиях, где традиционные роботы быстро выходят из строя.
