Niezwykle zaawansowany rój robotów

fot. pixabay

Zainspirowani mrówkami naukowcy z Harvardu zbudowali roboty, które mogą współpracować, aby uciec z pułapki bez wcześniejszej potrzeby posiadania konkretnego planu.

W pewnym sensie kolonia mrówek działa według algorytmów - poszczególne jednostki nie myślą konkretnie o jakimś zadaniu, ale kierują się instynktownymi regułami, które skłaniają je ku złożonym wyczynom inżynieryjnym, takim jak kopanie sieci tuneli lub budowanie mostów. Komunikują się przy tym ze sobą za pomocą czułek i feromonów.

Zespół z Harvardu rozpoczął od przeprowadzenia eksperymentu z małą grupą mrówek umieszczonych w zagrodzie stworzonej jako okrągła pułapka otoczona miękką ścianą z piasku, aby zobaczyć w jaki sposób współpracują ze sobą, aby z niej uciec. Początkowo wszystkie mrówki wędrowały losowo, ale wkrótce niektóre zaczęły podkopywać ściany w różnych miejscach. Z dalszym biegiem czasu zespół odkrył jednak, że zrezygnowały z samotnego kopania i zamiast tego grupowały się, aby wydajniej pracować przy tworzeniu jednego tunelu, aż w końcu udało im się uciec.

Na podstawie swoich obserwacji badacze zbudowali model matematyczny tego, co się wtedy wydarzyło. Gdy mrówki zderzały się ze sobą, komunikowały się za pomocą czułek. Z biegiem czasu zaczęły faworyzować obszary, w których wchodziły w interakcje częściej, tworząc pętlę informacji zwrotnych, w ramach której gromadziły się w tych punktach coraz częściej. To skłoniło ich do skupienia wysiłków na kopaniu w jednym miejscu.

Posiadając ten model, zespół przystąpił do budowy robotów, które działały według podobnych zasad. Ich robotyczne mrówki, które nazwali RAntami nie wydzielały chemicznych feromonów, ale pozostawiały po sobie pola świetlne (fotomorony), które stawały się jaśniejsze, im więcej razy roboty je mijały.

RAnty zostały zaprogramowane tak, aby przestrzegały trzech prostych zasad: musiały podążać za gradientem pola fotoromonowego, unikać innych robotów w miejscach o dużym zagęszczeniu pola oraz podnosić przeszkody w miejscach o dużym zagęszczeniu i przenosić je do obszarów o niskim zagęszczeniu pola.

Te zasady pozwoliły RAntom współpracować w podobny sposób, jak we wspomnianym eksperymencie z mrówkami. Umieszczone we własnej zagrodzie i otoczone kilkoma pierścieniami małych przeszkód roboty szybko zorientowały się, że najlepszym planem ucieczki jest wspólna praca i skupienie się w jednym miejscu.

Tego typu technika może być niezbędna do projektowania rojów prostych robotów, które mogą wykonywać złożone zadania, współpracując ze sobą. Zespół twierdzi, że technologię można potencjalnie skalować do dziesiątek lub setek robotów dla szeregu przypadków użycia.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie eLife. Mrówki i roboty można natomiast zobaczyć w akcji na poniższym filmie.

(rr)