I "robot stupidi" svolgono compiti sfruttando le caratteristiche fisiche 

Affinché sciami di robot agiscano collettivamente, i ricercatori devono coreografare le loro interazioni facendo affidamento su algoritmi e componenti avanzati. Tuttavia, se i robot sono semplici e mancano di una programmazione avanzata, raramente è possibile ottenere un comportamento coordinato. 

Dana Randall, ADVANCE Professor of Computing e Daniel Goldman, Dunn Family Professor, hanno guidato un team di ricercatori del Georgia Institute of Technology per affrontare questo problema. Il team ha deciso di dimostrare come i robot semplici possano ancora svolgere compiti che vanno oltre le capacità di uno solo. 

I riparazioni è stato pubblicato sulla rivista Anticipi Scienza aprile 23. 

I robot stupidi svolgono compiti complessi

Definiti "robot stupidi", il team ha utilizzato quelle che erano fondamentalmente particelle granulari mobili, e queste sono ciò che si proponevano di dimostrare che possono svolgere compiti complessi. I ricercatori hanno riferito di essere stati in grado di rimuovere tutti i sensori, la comunicazione, la memoria e il calcolo dai robot e hanno sfruttato le caratteristiche fisiche dei robot per completare una serie di attività. Secondo il team, questo tratto è chiamato "incarnazione del compito".

I BOBbots, che sta per "bot che si comportano, organizzano, ronzano", prendono il nome da Bob Behringer, un pioniere della fisica granulare. 

I robot sono "più o meno stupidi", dice Randall. "Il loro telaio cilindrico ha spazzole vibranti sotto e magneti sciolti sulla loro periferia, costringendoli a trascorrere più tempo in luoghi con più vicini".

Simulazioni al computer

Insieme alla piattaforma sperimentale, il team si è anche affidato a precise simulazioni al computer guidate da Shengkai Li, uno studente di fisica della Georgia Tech. Queste simulazioni hanno aiutato a studiare vari aspetti del sistema che non potevano essere esaminati in laboratorio. 

I BOBbot sono estremamente semplici, ma i ricercatori hanno comunque dimostrato che quando i robot si muovono insieme e si scontrano l'uno con l'altro, "si formano aggregati compatti che sono in grado di rimuovere collettivamente detriti troppo pesanti perché uno solo possa muoversi", spiega Goldman. "Mentre la maggior parte delle persone costruisce robot sempre più complessi e costosi per garantire il coordinamento, volevamo vedere quali compiti complessi potevano essere svolti con robot molto semplici."

Il lavoro del team è stato ispirato da un modello teorico di particelle che si muovono su una scacchiera e, per studiare un modello matematico dei BOBbot, è stata sviluppata un'astrazione teorica chiamata sistema di particelle auto-organizzante. Attingendo dalla teoria della probabilità, dalla fisica statistica e dagli algoritmi stocastici, il team è stato in grado di dimostrare che all'aumentare delle interazioni magnetiche, il modello teorico subisce un cambiamento di fase. Passa rapidamente da disperso ad aggregante, formando ammassi compatti simili a sistemi come acqua e ghiaccio.

Randall è anche professore di informatica e professore a contratto di matematica al Georgia Tech. 

"L'analisi rigorosa non solo ci ha mostrato come costruire i BOBbot, ma ha anche rivelato una robustezza intrinseca del nostro algoritmo che ha permesso ad alcuni robot di essere difettosi o imprevedibili", afferma Randall.