"Tyhmät robotit" suorittavat tehtäviä hyödyntämällä fyysisiä ominaisuuksia 

Jotta robottiparvet voisivat toimia kollektiivisesti, tutkijoiden on koreografoitava vuorovaikutuksensa kehittyneiden algoritmien ja komponenttien avulla. Kuitenkin, jos robotit ovat yksinkertaisia ​​ja niissä ei ole kehittynyttä ohjelmointia, koordinoitua käyttäytymistä voidaan saavuttaa harvoin. 

Dana Randall, tietojenkäsittelyn ADVANCE-professori ja Daniel Goldman, Dunn Family -professori, ovat johtaneet Georgia Institute of Technologyn tutkijaryhmää käsittelemään tätä ongelmaa. Ryhmä pyrki osoittamaan, kuinka yksinkertaiset robotit voivat silti suorittaa tehtäviä, jotka ylittävät yhden kyvyt. 

- tutkimus julkaistiin lehdessä Tiede ennakot huhtikuussa 23. 

Tyhmät robotit suorittavat monimutkaisia ​​tehtäviä

"Tyhmiksi roboteiksi" kutsuttu tiimi käytti pohjimmiltaan liikkuvia rakeisia hiukkasia, ja juuri niiden tarkoituksena oli osoittaa, että ne voivat suorittaa monimutkaisia ​​tehtäviä. Tutkijat kertoivat, että he pystyivät poistamaan roboteista kaikki anturit, viestinnän, muistin ja laskennan, ja he hyödynsivät robottien fyysisiä ominaisuuksia tehtävien suorittamiseksi. Ryhmän mukaan tätä ominaisuutta kutsutaan "tehtävän ruumiillistukseksi".

BOBbotit, joka tarkoittaa "käyttäytyviä, organisoivia, sumisevia botteja", on nimetty rakeisen fysiikan edelläkävijän Bob Behringerin mukaan. 

Robotit ovat "suunnilleen niin tyhmiä kuin ovat", Randall sanoo. "Heidän lieriömäisen rungon alla on tärisevät harjat ja reunassa löysät magneetit, mikä saa heidät viettämään enemmän aikaa paikoissa, joissa on enemmän naapureita."

Tietokonesimulaatiot

Kokeellisen alustan ohella ryhmä luotti myös tarkkoihin tietokonesimulaatioihin, joita johti Georgia Techin fysiikan opiskelija Shengkai Li. Nämä simulaatiot auttoivat tutkimaan järjestelmän eri puolia, joita ei voitu tarkastella laboratoriossa. 

BOBbotit ovat äärimmäisen yksinkertaisia, mutta tutkijat osoittivat silti, että kun robotit liikkuvat yhdessä ja törmäävät toisiinsa, "muodostuu kompakteja aggregaatteja, jotka pystyvät yhdessä poistamaan roskia, jotka ovat liian painavia yksin liikkumiseen", Goldman selittää. "Vaikka useimmat ihmiset rakentavat yhä monimutkaisempia ja kalliimpia robotteja koordinoinnin takaamiseksi, halusimme nähdä, mitä monimutkaisia ​​tehtäviä voidaan suorittaa hyvin yksinkertaisilla roboteilla."

Ryhmän työn inspiraationa oli shakkilaudalla liikkuvien hiukkasten teoreettinen malli, ja BOBbottien matemaattisen mallin tutkimiseksi kehitettiin teoreettinen abstraktio nimeltä itseorganisoituva hiukkasjärjestelmä. Poistumalla todennäköisyysteoriasta, tilastollisesta fysiikasta ja stokastisista algoritmeista ryhmä pystyi todistamaan, että magneettisten vuorovaikutusten lisääntyessä teoreettinen malli käy läpi vaiheenmuutoksen. Se muuttuu nopeasti hajaantuneesta aggregoituvaksi muodostaen kompakteja klustereita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin vesi ja jää.

Randall on myös tietojenkäsittelytieteen professori ja matematiikan apulaisprofessori Georgia Techissä. 

"Tarkka analyysi osoitti meille, kuinka ROPbotit rakennetaan, vaan paljasti myös algoritmimme luontaisen kestävyyden, jonka ansiosta jotkut roboteista olivat viallisia tai arvaamattomia", Randall sanoo.