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2026-02-05 02:49:00
• ニューロンにインスピレーションを得た学習を使用した新しく開発された AI 制御システムにより、ソフト ロボット アームは幅広い一連の動作を一度学習すると、再トレーニングすることなく変化する条件に瞬時に適応できます • 人間の脳の学習方法にヒントを得たこのシステムは、現実世界の環境にソフト ロボットを展開するために必要な 3 つの側面、つまりタスク全体で汎用化できる学習能力、さまざまな外乱下でパフォーマンスを維持する能力、適応中の安定性を可能にする指標を最初に達成したものの 1 つです • このイノベーションは複数のプラットフォームで検証されていますヘルスケア、製造、支援ロボットなどを含む、さまざまな業界にわたる現実世界のアプリケーションへの道を開く
シンガポール、2026年2月5日 – シンガポール-MIT研究技術連合（SMART）のメンズ・マヌス・アンド・マキナ（M3S）学際研究グループとシンガポール国立大学（NUS）は、マサチューセッツ工科大学（MIT）および南洋理工大学（NTUシンガポール）の共同研究者と協力して、ソフトロボットアームが動作やタスクの幅広いレパートリーを一度学習してから調整できるようにするAI制御システムを開発した。再トレーニングや機能の犠牲を必要とせずに、その場で新しいシナリオに対応します。このブレークスルーにより、ソフト ロボット工学は、よりインテリジェントで汎用性が高く、安全性が高くなり、支援ロボット、リハビリテーション ロボット、ウェアラブルまたは医療用ソフト ロボットなど、現実世界のアプリケーションに対して人間のような適応性に近づくことができます。
硬いモーターや関節を使って動く通常のロボットとは異なり、ソフトロボットは柔らかいゴムなどの柔軟な素材で作られ、特殊なアクチュエーター（人工筋肉のように機能して物理的な動きを生み出すコンポーネント）を使って動きます。ソフトロボットはその柔軟性により、繊細な作業や順応性のある作業に最適ですが、その形状が予測できない方法で変化するため、制御は常に課題でした。現実世界の環境は複雑で予期せぬ妨害に満ちていることが多く、体重の変化、突風、軽度のハードウェア障害などの小さな条件の変化でも、動物の動きを狂わせる可能性があります。
ソフト ロボット工学は大幅に進歩しているにもかかわらず、既存のアプローチでは、ソフト ロボットが現実世界の環境でインテリジェントに動作するために必要な 3 つの機能のうち 1 つまたは 2 つしか達成できないことがよくあります。それは、あるタスクから学んだことを別のタスクの実行に使用すること、状況が変化したときに迅速に適応すること、動きを適応させながらロボットが安定して安全にいることを保証することです。この適応性と信頼性の欠如は、これまで実世界のアプリケーションにソフト ロボットを導入する際の大きな障壁となっていました。
Science Advances に最近掲載された「多様なアーム、タスク、および摂動に適応するニューロンの構造および可塑性シナプスに触発された汎用ソフト ロボット コントローラー」と題された研究では、研究者らは、ソフト ロボットが多様なタスクや外乱に適応できるようにする新しい AI 制御システムをどのように開発したかについて説明しています。この研究は、人間の脳が学習して適応する方法からインスピレーションを得ており、学習ベースのロボット制御、身体化知能、ソフトロボティクス、メタ学習に関する広範な研究に基づいて構築されました。
このシステムは、2 つの相補的な「シナプス」 (ロボットの動きを調整する接続) を使用し、連携して動作します。 「構造シナプス」として知られる最初のセットは、柔らかい腕をスムーズに曲げたり伸ばしたりするなど、さまざまな基本的な動作をオフラインでトレーニングします。これらはロボットの組み込みスキルを形成し、強力で安定した基盤を提供します。 「プラスチック シナプス」と呼ばれる 2 番目のセットは、ロボットの動作中にオンラインで継続的に更新され、その瞬間に起こっていることに反応するようにアームの動作を微調整します。内蔵の安定性対策が安全装置のように機能するため、ロボットがオンライン適応中に調整しても、その動作はスムーズで制御されたままになります。
「この新しいAI制御システムは、社会やさまざまな産業で使用されるソフトロボットに必要な3つの重要な側面をすべて実現できる、初の汎用ソフトロボットコントローラの1つです。学習した内容をさまざまなタスクにわたってオフラインで適用し、新しい条件に即座に適応し、全体を通して安定した状態を維持できます。すべてが1つの制御フレームワーク内で行われます」と、研究を行った当時M3SとNUSの博士研究員だったZhiqiang Tang准教授は述べた。この論文の著者であり、現在は東南大学 (SEU 中国) の准教授を務めています。
「ソフトロボットは、従来の機械では不可能なタスクを引き受ける計り知れない可能性を秘めていますが、真の採用には、高度な能力と信頼性の高い安全性を備えた制御システムが必要です。構造学習とリアルタイム適応性を組み合わせることで、予測不可能な環境でソフトマテリアルの複雑さに対処できるシステムを作成しました。これは、多用途のソフトロボットが診療所、工場、または日常生活で人々と一緒に安全かつインテリジェントに動作できる未来に一歩近づいたものです」と共同代表者のダニエラ・ラス教授は述べた。 M3S の主任研究者、MIT のコンピュータサイエンスおよび人工知能研究所 (CSAIL) 所長、および論文の共同責任著者。
このシステムは複数のタスク タイプをサポートし、ソフト ロボット アームが 1 つの統一されたアプローチ内で軌道追跡、物体の配置、全身形状の調整を実行できるようにします。また、この方法はさまざまなソフトアーム プラットフォームにわたって一般化されており、クロスプラットフォームの適用可能性を示しています。
このシステムは、ケーブル駆動のソフト アームと形状記憶合金で作動するソフト アームの 2 つの物理プラットフォームでテストおよび検証され、印象的な結果が得られました。大きな外乱下でのトラッキングエラーの 44 ～ 55% の削減、ペイロードの変化、気流の外乱、アクチュエータの故障下での 92% 以上の形状精度、最大半分のアクチュエータが故障した場合でも安定した性能を達成しました。
「この研究は、ソフトロボティクスで何が可能かを再定義します。私たちは、タスク固有の調整と機能から、人間のような知性を備えた真に一般化可能なフレームワークへとパラダイムをシフトしました。これは、現実世界の環境で動作できるスケーラブルでインテリジェントなソフトマシンへの扉を開く画期的な進歩です」と、M3S の主任研究者であり、デザイン工学部機械工学科の教授であり、学長の教授である Cecilia Laschi 教授は述べています。 NUS の先端ロボティクスセンターの教授であり、この論文の共同責任著者でもあります。
このブレークスルーにより、継続的な再プログラミングを必要とせずに製造、物流、検査、医療ロボットを開発するためのより堅牢なソフト ロボット システムへの扉が開かれ、ダウンタイムとコストが削減されます。医療分野では、支援およびリハビリテーション機器が患者の体力や姿勢の変化に合わせて動作を自動的に調整できる一方で、ウェアラブル ロボットや医療用ソフト ロボットは個人のニーズにより敏感に対応でき、安全性と患者の転帰を向上させることができます。
研究者らは、この技術を、より高速かつより複雑な環境で動作できるロボットシステムやコンポーネントに拡張し、支援ロボティクス、医療機器、産業用ソフトマニピュレーターなどに応用できる可能性があるほか、現実世界の自律システムへの統合も計画している。
SMART で実施された研究は、シンガポール国立研究財団の Campus for Research Excellence and Technological Enterprise (CREATE) プログラムに基づいて支援されました。
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メンズ、マヌス アンド マキナ (M3S) について
M3S は、シンガポールの MIT の研究企業である SMART によって 2023 年 7 月に発足された学際的研究グループ (IRG) です。 MIT のモットーである mens et manus (「心と手」) にインスピレーションを得たこのプログラムは、横断的なアプローチを通じて AI と機械の実用化を促進することを目的としています。 M3S の研究は、AI、オートメーション、ロボット工学の変革的な影響を効果的にナビゲートするためのテクノロジーの設計、人間のスキルの開発、制度や社会構造の適応に関する重要な問題に取り組んでいます。 M3S は、人間の能力、新興テクノロジー、社会構造の間の複雑な相互作用を探ることで、科学的、社会的、商業的影響を促進し、シンガポール内外の個人、機関、都市に力を与える包括的で回復力のある革新的なソリューションの設計への道を切り開くことを目指しています。
詳細については、次のサイトをご覧ください。
シンガポールと MIT 研究技術連合 (SMART) について [???-??????????]
Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART) は、シンガポールにおける MIT の研究企業であり、2007 年からマサチューセッツ工科大学 (MIT) がシンガポール国立研究財団 (NRF) と提携して設立しました。SMART は、NRF が開発した Campus for Research Excellence and Technological Enterprise (CREATE) の最初の組織です。 SMART は、MIT とシンガポール間の研究交流のための知的およびイノベーションのハブとして機能します。 SMART では、シンガポールと MIT の双方にとって関心のある分野の最先端の研究プロジェクトが実施されています。 SMART は現在、イノベーション センターと 6 つの学際的研究グループ (IRG) で構成されています。抗菌薬耐性 (AMR)、個別化医療製造のためのクリティカル分析 (CAMP)、農業精度のための破壊的かつ持続可能な技術 (DiSTAP)、メンズ、マヌス アンド マキナ (M3S)、光電子メタサーフェスに基づくウェーハスケールの統合センシング デバイスです。 (WISDOM) と高齢者ケアを変革するウェアラブル イメージング (WITEC)。
SMART 研究は、CREATE プログラムに基づいてシンガポール国立研究財団から資金提供を受けています。
詳細については、こちらをご覧ください。
シンガポール国立大学について (???????)
シンガポール国立大学 (NUS) は、アジアの視点と専門知識に重点を置き、教育、研究、起業家精神へのグローバルなアプローチを提供するシンガポールの旗艦大学です。シンガポールの 3 つのキャンパスに 15 の大学、学部、学校があり、100 か国からの 40,000 人を超える学生が活気に満ちた多様なキャンパス コミュニティを豊かにしています。また、世界中に 20 以上の NUS 海外大学の起業家ハブを設立しました。
教育、研究、起業家精神に対する学際的かつ現実的なアプローチにより、産業界、政府、学界と緊密に連携して、アジアと世界に関連する重要かつ複雑な問題に対処することができます。私たちの学部、卓越した研究センター、企業の研究室、および 30 を超える大学レベルの研究機関の研究者は、エネルギーを含むテーマに重点を置いています。環境と都市の持続可能性。病気の治療と予防。アクティブな老化。先進的な素材。金融システムのリスク管理と回復力。アジア研究。人工知能、データサイエンス、オペレーションズリサーチ、サイバーセキュリティなどのスマートネーション機能。
NUS の詳細については、nus.edu.sg をご覧ください。
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