Egy a vadonban születÅ‘ zsiráfnak vagy zebrának a születése után nagyon gyorsan, percek alatt meg kell tanulnia használnia a lábait. Az állatok teljes felszereltséggel születnek, de az összes izom és ín tökéletes használatára irányuló koordináció csak tanulással jön létre. Amíg nem képesek önállóan menekülni a ragadozók elÅ‘l, az újszülött állatbébik reflexeikre vannak utalva. A reflexek segítenek nekik elkerülni, hogy elessenek és megsérüljenek az elsÅ‘ járási kísérleteik során. A pontos izomkontrollt gyakorolni kell, amíg egy bizonyos ponton a gerincvelÅ‘ idegrendszere jól alkalmazkodik. Egy idÅ‘ után megszűnik a kontrollálatlan botladozás - a fiatal állat képes lépést tartani felnÅ‘tt társaival.

A stuttgarti Max Planck Intelligens Rendszerek Intézete (MPI-IS) kutatói azt vizsgálták, hogyan tanulnak meg az állatok járni és botladozni. Ehhez építettek egy négylábú robotot, amely egy kutyára hasonlít. "Mérnökként és robotikusként egy olyan robot megépítésével kerestük a választ, amely olyan reflexekkel rendelkezik, mint egy állat, és tanul a hibákból. Ha egy állat megbotlik, az hiba? Nem, ha csak egyszer történik meg. De ha gyakran botladozik, az egyfajta mércét ad arról, hogy mennyire jól működik a járás" - nyilatkozta Felix Ruppert, az MPI-IS Dynamic Locomotion nevű kutatócsoportjának korábbi PhD-hallgatója.

Ruppert robotja a beindítás kezdetétÅ‘l számítva mindössze egy óra alatt megtanulta a lehetÅ‘ legjobban használni a belsÅ‘ mechanikáját. Ez egy Bayes-féle optimalizációs tanulási algoritmussal működik: a lábakról származó szenzoros információkat (a tényleges adatokat) összevetik a számítógép vagy a virtuális gerincvelÅ‘ céladataival. A robot úgy tanul meg járni, hogy a továbbított mozgásminták szerkezetét folyamatosan hozzáigazítja az érzékelÅ‘bÅ‘l érkezÅ‘ információkhoz.

A tanulási algoritmus befolyásolja a központi (mozgás)minta-generátort (CPG). Embereknél és állatoknál ezek a mintagenerátorok a gerincvelÅ‘ben található idegsejtek hálózatai, amelyek az agy befolyása nélkül, önállóan okoznak ritmikus izomösszehúzódásokat. Ezek a neuronhálózatok fontos szerepet játszanak az olyan folyamatos mozgásokban, mint a járás, a pislogás vagy az emésztés. Az újszülött állatoknál nagyon könnyen látható, hogy a CPG-k még nem elég pontosan beállítottak. Amíg a fiatal állat tökéletesen sík felületen sétál, a CPG-k helyesen irányítják a gerincvelÅ‘bÅ‘l érkezÅ‘ mozgásjeleket. Egy kis ütközésnél ez gyorsan megváltozik; a reflexek beindulnak és úgy igazítják a mozgásmintákat, hogy az állat ne essen el.

A mozgásjelek e pillanatnyi változásai reverzibilisek, azaz "rugalmasak" és a mozgásminták a zavarás után visszatérnek eredeti konfigurációjukba. Ha azonban az állat - az aktív reflexek ellenére - több mozgáscikluson keresztül nem hagyja abba a botladozást, akkor a mozgásmintákat újra kell tanulni, mégpedig "plasztikusan", azaz visszafordíthatatlanul. Ugyanez a helyzet a "Morti" nevű labrador méretű robotkutyával. A mozgásmintáit azonban sokkal gyorsabban, körülbelül egy óra alatt optimalizálja.