"Lollid robotid" täidavad ülesandeid füüsiliste omaduste abil 

Selleks, et robotite sülemid saaksid kollektiivselt tegutseda, peavad teadlased oma vastasmõju koreografeerima, tuginedes täiustatud algoritmidele ja komponentidele. Kui aga robotid on lihtsad ja neil puudub arenenud programmeerimine, on harva võimalik koordineeritud käitumist saavutada. 

Dana Randall, andmetöötluse ADVANCE'i professor ja Daniel Goldman, Dunn Family'i professor, on juhtinud Georgia Tehnoloogiainstituudi teadlaste rühma selle probleemi lahendamiseks. Meeskond püüdis demonstreerida, kuidas lihtsad robotid suudavad siiski täita ülesandeid, mis ületavad ühe inimese võimeid. 

. teadustöö avaldati ajakirjas Teadus ettemaksed aprillil 23. 

Lollid robotid täidavad keerulisi ülesandeid

Nimetatud "rumalateks robotiteks" kasutas meeskond põhimõtteliselt mobiilseid graanulite osakesi ja just nende eesmärk oli tõestada, et nad suudavad täita keerulisi ülesandeid. Teadlased teatasid, et nad suutsid robotitelt eemaldada kõik andurid, side, mälu ja arvutused ning kasutasid ülesannete komplekti täitmiseks robotite füüsilisi omadusi. Meeskonna sõnul nimetatakse seda tunnust "ülesande kehastuseks".

BOBbotid, mis tähistab "käituvaid, organiseerivaid, sumisevaid roboteid", said nime granulaarse füüsika teerajaja Bob Behringeri järgi. 

Robotid on "umbes nii lollid, kui nad saavad," ütleb Randall. "Nende silindrilise šassii all on vibreerivad harjad ja nende äärealal on lahtised magnetid, mistõttu nad veedavad rohkem aega kohtades, kus on rohkem naabreid."

Arvutisimulatsioonid

Koos eksperimentaalse platvormiga toetus meeskond ka täpsetele arvutisimulatsioonidele, mida juhtis Georgia Techi füüsikatudeng Shengkai Li. Need simulatsioonid aitasid uurida süsteemi erinevaid aspekte, mida laboris ei olnud võimalik uurida. 

BOBbotid on äärmiselt lihtsad, kuid teadlased näitasid siiski, et kui robotid liiguvad koos ja põrkuvad üksteisega kokku, "moodustuvad kompaktsed agregaadid, mis suudavad ühiselt koristada prahti, mis on üksi liikumiseks liiga raske," selgitab Goldman. "Kuigi enamik inimesi ehitab koordineerimise tagamiseks üha keerukamaid ja kallimaid roboteid, tahtsime näha, milliseid keerulisi ülesandeid saab täita väga lihtsate robotitega."

Meeskonna töö sai inspiratsiooni malelaual ringi liikuvate osakeste teoreetilisest mudelist ning BOBbotide matemaatilise mudeli uurimiseks töötati välja teoreetiline abstraktsioon, mida nimetatakse iseorganiseeruvaks osakeste süsteemiks. Tõenäosusteooria, statistilise füüsika ja stohhastiliste algoritmide põhjal suutis meeskond tõestada, et magnetilise interaktsiooni suurenedes läbib teoreetiline mudel faasimuutuse. See muutub kiiresti hajutatult agregeeruvaks, moodustades kompaktsed klastrid, mis sarnanevad süsteemidega nagu vesi ja jää.

Randall on ka Georgia Techi arvutiteaduse professor ja matemaatika abiprofessor. 

"Rangi analüüs ei näidanud meile mitte ainult, kuidas BOBboteid ehitada, vaid näitas ka meie algoritmi loomupärast tugevust, mis võimaldas mõnel robotil olla vigane või ettearvamatu," ütleb Randall.