Рояк роботи, вдъхновен от мравките, работи заедно, за да избяга от затвора

Сподели

Една мравка не е много умна, но съберете куп от тях и те могат да постигнат някои забележителни неща. Вдъхновени от това възникващо кооперативно поведение, изследователи от Харвард са създали роботи, които могат да работят заедно, за да избягат от „затвор“, без да се нуждаят от конкретен план.

В известен смисъл една колония от мравки работи по алгоритми – отделните мравки не мислят специално за задача, но следват набор от инстинктивни правила, които ги насочват към сложни инженерни подвизи, като копаене на тунелни мрежи или изграждане на мостове. Те комуникират помежду си с помощта на своите антени и следи от феромони.

Екипът от Харвард започна с провеждането на експеримент с малка група мравки, поставени в ограда, кръгъл капан, заобиколен от мека пясъчна стена, за да види как работят заедно, за да избягат. Отначало всички мравки се скитаха безразборно, но скоро някои започнаха да копаят стените на разпръснати петна. С течение на времето екипът установи, че мравките се отказват от самотното си копаене и вместо това се групират, за да работят по един тунел по-ефективно, докато в крайна сметка успеят да излязат.

Въз основа на своите наблюдения изследователите изградиха математически модели на случващото се. Докато мравките се блъскаха една в друга, те комуникираха чрез своите антени. С течение на времето те ще започнат да предпочитат области, където са взаимодействали по-често, създавайки обратна връзка, където след това ще се събират на тези места все повече и повече. Това би ги накарало да съсредоточат усилията си върху копаене на едно място, докато пробият, вместо всяка мравка да копае собствените си тунели.

С този модел екипът след това се зае да изгради роботи, които следват подобни правила. Техните роботизирани мравки, които нарекоха RAnts, не отделяха химически феромони, а оставяха след себе си светлинни полета или „фоторомони“, които ставаха по-ярки колкото повече пъти роботите минаваха.

RAnts бяха програмирани да следват три прости правила: те трябваше да следват градиента на фоторомонното поле, да избягват други роботи, където плътността на полето е висока, и да улавят препятствия, където плътността е висока, и да ги преместват в области с ниска плътност.

И разбира се, тези правила позволиха на RAnts да си сътрудничат почти по същия начин като експеримента с мравки. Когато бяха поставени в собствената си ограда, заобиколени от няколко пръстена от малки препятствия, роботите скоро разбраха, че най-добрият план за бягство е да работят заедно, за да се съсредоточат върху едно място.

Тази техника може да бъде жизненоважна за проектиране на рояци от прости роботи, които могат да изпълняват сложни задачи, като работят заедно, и има много други примери за роботи, вдъхновени от мравки. Екипът казва, че това потенциално може да бъде увеличено до десетки или стотици роботи за редица случаи на употреба, с допълнителния бонус, че дори ако няколко робота се провалят, екипът като цяло пак може да свърши работата.

„Ние показахме как съвместното изпълнение на задачи може да възникне от прости правила и подобни правила на поведение могат да бъдат приложени за решаване на други сложни проблеми като строителство, търсене и спасяване и отбрана“, каза С. Ганга Прасат, съавтор на изследването .

Изследването е публикувано в списанието eLife. Мравките и роботите могат да се видят в действие във видеото по-долу.

Физическата интелигентност на колективите от мравки и роботи

източник: Харвард



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели