روبوتات غبية تحقق مهام معقدة بالاعتماد على الخصائص المادية

为了使 روبوتات السرب تعمل بشكل جماعي، يجب على الباحثين أن يخترعوا تفاعلاتهم بالاعتماد على خوارزميات متقدمة ومكونات. ومع ذلك، إذا كانت الروبوتات بسيطة وبدون برمجة متقدمة، فإن السلوك المنسق نادرًا ما يمكن تحقيقه.

دانا راندال، أستاذة الكمبيوتر المتقدمة وأستاذة علوم الحاسوب في معهد جورجيا للتكنولوجيا، قادت فريقًا من الباحثين ل解决 هذه القضية. وقد حدد الفريق هدفًا لتحقيق كيفية عمل روبوتات بسيطة لتحقيق مهام تتجاوز قدرات الروبوتات الفردية.

تم نشر البحث في مجلة أدفانس ساينس في 23 أبريل.

روبوتات غبية تحقق مهام معقدة

تم تسمية الروبوتات “غبية”، واستخدم الفريق جسيمات حبيبية متحركة، وهذه هي ما حاول الفريق إثبات أنه يمكن أن يحقق مهام معقدة. وقد أفاد الباحثون أنهم استطاعوا إزالة جميع المستشعرات والاتصالات والذاكرة والحوسبة من الروبوتات، واستخدموا الخصائص المادية للروبوتات لإكمال مجموعة من المهام. وطبقًا للفريق، فإن هذه الصفة تسمى “تجسيد المهمة”.

تمت تسمية روبوتات BOB بعد روبерт بيهرينجر، رائد فيزياء الحبيبات.

الروبوتات “متهورة كما يمكن أن تكون”، يقول راندال. “هي عبارة عن هيكل أسطواني مع فرشاهات تهتز تحتها ومغناطيسات غير محكمة على محيطها، مما يجعلهم يقضون المزيد من الوقت في المواقع التي توجد فيها جيران أكثر”.

https://www.youtube.com/watch?v=hsLJShwjknI

محاكاة الكمبيوتر

إلى جانب المنصة التجريبية، اعتمد الفريق أيضًا على محاكاة كمبيوتر دقيقة بقيادة شينكاي لي، طالب فيزياء في جورجيا تيك. وقد ساعدت هذه المحاكاة في دراسة جوانب مختلفة من النظام التي لم تكن قادرة على النظر فيها في المختبر.

الروبوتات BOB بسيطة للغاية، ولكن الباحثين أظهروا أن عندما تتحرك الروبوتات معًا وتصطدم ببعضها البعض، “يتكون agregates مدمجة قادرة على إزالة الحطام بشكل جماعي الذي يكون ثقيلًا جدًا لروبوت واحد لتحريكه”، يشرح غولدمان. “في حين أن معظم الناس يبنيون روبوتات متقدمة وغالية الثمن لضمان التنسيق، أردنا أن نرى ما هي المهام المعقدة التي يمكن أن تنجزها روبوتات بسيطة جدًا”.

كان عمل الفريق مستوحى من نموذج نظري للجسيمات المتحركة على لوح شطرنج، و为了 دراسة نموذج رياضي للروبوتات BOB، تم تطوير نموذج مجرد يسمى نظام الجسيمات الذاتي التنظيم. من خلال استخدام نظرية الاحتمال والفيزياء الإحصائية والخوارزميات العشوائية، تمكن الفريق من إثبات أن نموذجهم يمر بتحول مرحلي عندما تزداد التفاعلات المغناطيسية. يغير بسرعة من التشتت إلى التجميع، يشكل agregates مدمجة تشبه أنظمة مثل الماء والجليد.

راندال هو أيضًا أستاذ علوم الحاسوب وأستاذ رياضيات مساعد في جورجيا تيك.

“التحليل الدقيق لا يظهر لنا فقط كيفية بناء روبوتات BOB، ولكن أيضًا كشف عن متانة متأصلة في خوارزميتنا التي تسمح لبعض الروبوتات أن تكون معيبة أو غير متوقعة”، يقول راندال.