«Βλακώδεις Ρομπότ» Επιτυγχάνουν Καθήκοντα με την Εκμετάλλευση Φυσικών Χαρακτηριστικών

Για να ενεργούν συλλογικά σμήνη ρομπότ, οι ερευνητές πρέπει να χορογραφήσουν τις αλληλεπιδράσεις τους βασίζοντας się σε προηγμένα αλγόριθμους και εξαρτήματα. Ωστόσο, αν τα ρομπότ είναι απλά με έλλειψη προηγμένου προγραμματισμού, η συντονισμένη συμπεριφορά σπάνια μπορεί να επιτευχθεί.

Η Dana Randall, ADVANCE Καθηγήτρια Υπολογιστικών Συστημάτων και ο Daniel Goldman, Dunn Family Καθηγητής, έχουν ηγηθεί μιας ομάδας ερευνητών στο Georgia Institute of Technology για να αντιμετωπίσουν αυτό το ζήτημα. Η ομάδα έθεσε ως στόχο να δείξει πώς τα απλά ρομπότ μπορούν ακόμη να επιτύχουν καθήκοντα που ξεπερνούν τις δυνατότητες ενός.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Advances στις 23 Απριλίου.

Βλακώδεις Ρομπότ Επιτυγχάνουν Συμπλεγμένα Καθήκοντα

Ονομάζονται «βλακώδεις ρομπότ», η ομάδα χρησιμοποίησε ουσιαστικά κινητά σωματίδια και αυτά είναι αυτά που έθεσαν ως στόχο να αποδείξουν ότι μπορούν να επιτύχουν συμπλεγμένα καθήκοντα. Οι ερευνητές ανέφεραν ότι μπόρεσαν να αφαιρέσουν όλους τους αισθητήρες, την επικοινωνία, τη μνήμη και το υπολογιστικό σύστημα από τα ρομπότ και να εκμεταλλευτούν τις φυσικές ιδιότητες των ρομπότ για να ολοκληρώσουν ένα σύνολο καθηκόντων. Σύμφωνα με την ομάδα, αυτό το χαρακτηριστικό ονομάζεται «εμπέδηση καθήκοντος».

Τα BOBbots, που σημαίνει «ρομπότ που συμπεριφέρονται, οργανώνονται, βουίζουν», ονομάστηκαν così μετά τον Bob Behringer, einen πιονέρο στην φυσική των σωματιδίων.

Τα ρομπότ είναι «όσο βλακώδη γίνεται», λέει η Randall. «Τα κυλινδρικά σασί τους έχουν δονητές βούρτσες από κάτω και μαγνήτες στην περιφέρεια, khiến τους να περνούν περισσότερο χρόνο σε θέσεις με περισσότερους γείτονες».

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

Προσομοιώσεις Υπολογιστή

Μαζί με την πειραματική πλατφόρμα, η ομάδα βασίστηκε επίσης σε ακριβείς προσομοιώσεις υπολογιστή υπό την ηγεσία του Shengkai Li, ενός φοιτητή φυσικής στο Georgia Tech. Αυτές οι προσομοιώσεις βοήθησαν στη μελέτη διαφόρων πτυχών του συστήματος που δεν ήταν δυνατό να μελετηθούν στο εργαστήριο.

Τα BOBbots είναι εξαιρετικά απλά, αλλά οι ερευνητές vẫn απέδειξαν ότι όταν τα ρομπότ κινούνται μαζί και χτυπούν ο ένας τον άλλον, «συμπαγείς συσσωματώσεις σχηματίζονται που είναι ικανές να καθαρίσουν συλλογικά τα απορρίμματα που είναι πολύ βαριά για να τα μετακινήσει ένα μόνο», εξηγεί ο Goldman. «Ενώ οι περισσότεροι άνθρωποι κατασκευάζουν ολοένα και πιο複잡μένα και ακριβά ρομπότ για να διασφαλίσουν τη συντονισμένη συμπεριφορά, θέλαμε να δούμε ποια συμπλεγμένα καθήκοντα μπορούν να επιτευχθούν με πολύ απλά ρομπότ».

Η εργασία της ομάδας έγινε με έμπνευση από ένα θεωρητικό μοντέλο σωματιδίων που κινούνται σε ένα σκακιερό, και για να μελετήσουν ένα μαθηματικό μοντέλο των BOBbots, αναπτύχθηκε μια θεωρητική αφαίρεση που ονομάζεται αυτοοργανωμένο σύστημα σωματιδίων. Με την Nutzung της θεωρίας πιθανοτήτων, της στατιστικής φυσικής και των στοχαστικών αλγορίθμων, η ομάδα μπόρεσε να αποδείξει ότι καθώς οι μαγνητικές αλληλεπιδράσεις αυξάνονται, το θεωρητικό μοντέλο περνάει από μια φάση αλλαγής. Γρήγορα αλλάζει από διασκορπισμένο σε συσσωματωμένο, σχηματίζοντας συμπαγείς συσσωματώσεις παρόμοιες με συστήματα όπως το νερό και το πάγος.

Η Randall είναι επίσης καθηγήτρια υπολογιστικών συστημάτων και επίκουρη καθηγήτρια μαθηματικών στο Georgia Tech.

«Η αυστηρή ανάλυση όχι μόνο μας έδειξε πώς να κατασκευάσουμε τα BOBbots, αλλά cũng αποκάλυψε μια εγγενή αντοχή του αλγορίθμου μας που επέτρεψε σε κάποια από τα ρομπότ να είναι ελαττωματικά ή απρόβλεπτα», λέει η Randall.