“Tyhmät Robotit” Suorittavat Tehtäviä Hyödyntämällä Fyysisiä Ominaisuuksia

Jotta robottiennakot voivat toimia kollektiivisesti, tutkijoiden on koreografioida vuorovaikutuksensa luottamalla edistyneisiin algoritmeihin ja komponentteihin. Mutta jos robotit ovat yksinkertaisia ja niissä on vähän edistynyttä ohjelmointia, koordinoitua käyttäytymistä voidaan harvoin saavuttaa.

Dana Randall, ADVANCE Professor of Computing ja Daniel Goldman, Dunn Family Professor, ovat johtaneet tutkijaryhmää Georgia Institute of Technologyn yliopistossa tämän ongelman ratkaisemiseksi. Ryhmä päätti osoittaa, miten yksinkertaiset robotit voivat silti suorittaa tehtäviä, jotka ylittävät yhden robotin kyvyt.

Tutkimus julkaistiin Science Advances -lehdessä 23. huhtikuuta.

Tyhmät Robotit Saavuttavat Monimutkaiset Tehtävät

Kutsuttu “tyhmiksi roboteiksi”, ryhmä käytti perustein liikkuvia granulaarisia hiukkasia, ja he halusivat osoittaa, että ne voivat saavuttaa monimutkaiset tehtävät. Tutkijat ilmoittivat, että he pystyivät poistamaan kaikki anturit, viestinnän, muistin ja laskennan roboteista ja hyödyntämään robottien fyysisiä ominaisuuksia tehtävien suorittamiseen. Ryhmän mukaan tämä ominaisuus kutsutaan “tehtävän ruumiillistumiseksi”.

BOBbotit, jotka tulevat sanoista “behaving, organizing, buzzing bots”, on nimetty Bob Behringerin mukaan, joka on granulaarifysiikan uranuurtaja.

Robotit ovat “yhtä tyhmiä kuin ne voivat olla”, Randall sanoo. “Niiden sylinterimäiset rungot ovat varustettu vibroivilla harjoilla ja löysillä magneetteilla, mikä aiheuttaa heidän viettävän enemmän aikaa paikoissa, joissa on enemmän naapureita.”
https://www.youtube.com/watch?v=hsLJShwjknI

Tietokonesimulaatiot

Lisäksi kokeellisesta alustasta ryhmä käytti myös tarkkoja tietokonesimulaatioita, joita johti Shengkai Li, Georgia Techin fysiikan opiskelija. Nämä simulaatiot auttoivat tutkimaan järjestelmän eri puolia, joita ei voitu tarkastella laboratoriossa.

BOBbotit ovat erittäin yksinkertaisia, mutta tutkijat osoittivat silti, että kun robotit liikkuvat yhdessä ja törmäilevät toisiinsa, “tiivis aggregaatti muodostuu, joka pystyy yhteisesti poistamaan romua, joka on liian raskasta yhdelle robotille”, Goldman selittää. “Koska useimmat ihmiset rakentavat yhä monimutkaisempia ja kalliimpia roboteja varmistaakseen koordinoinnin, halusimme nähdä, mitä monimutkaisia tehtäviä voidaan suorittaa hyvin yksinkertaisilla roboteilla.”

Ryhmän työ perustui teoreettiseen malliin hiukkasia, jotka liikkuvat shakkilaudalla, ja järjestelmän matemaattisen mallin tutkimiseksi kehitettiin itsejärjestävä hiukkassysteemi. Vedoten todennäköisyysteoriaan, tilastolliseen fysiikkaan ja stokastisiin algoritmeihin, ryhmä pystyi osoittamaan, että kun magneettiset vuorovaikutukset lisääntyvät, teoreettinen malli käy läpi faasi muutoksen. Se muuttuu nopeasti hajautuneesta aggregoivaksi, muodostaen tiiviit ryhmät, jotka ovat samanlaisia kuin järjestelmät kuten vesi ja jää.

Randall on myös tietojenkäsittelytieteen professori ja matematiikan apulaisprofessori Georgia Techissä.

“Tarkka analyysi osoitti meille, miten BOBbotit voitiin rakentaa, ja se paljasti myös algoritmiamme sisäänrakennetun robustisuuden, joka mahdollisti joitakin roboteista olla viallisia tai ennalta arvaamattomia”, Randall sanoo.