“멍청한 로봇”이 물리적 특성을 활용하여 작업 수행

로봇 군집이 집단적으로 행동하기 위해서는 연구자들이 고급 알고리즘과 구성 요소를 사용하여 상호 작용을 안무해야 합니다. 그러나 로봇이 단순하고 고급 프로그래밍이 부족하면 조정된 행동을 거의 달성할 수 없습니다.

조지아 공과 대학의 Dana Randall 교수와 Daniel Goldman 교수는 연구 팀을 이끌어 이 문제를 해결하려고 했습니다. 팀은 단순한 로봇이 여전히 하나의 능력을 넘어서는 작업을 수행할 수 있음을 보여주려고 했습니다.

이 연구는 4월 23일 Science Advances 저널에 발표되었습니다.

멍청한 로봇이 복잡한 작업 수행

“멍청한 로봇”이라고 불리는 팀은 기본적으로 이동할 수 있는 입자로 구성된 로봇을 사용했으며, 이러한 로봇이 복잡한 작업을 수행할 수 있음을 보여주려고 했습니다. 연구자들은 로봇에서 모든 센서, 통신, 메모리 및 계산을 제거할 수 있었으며, 로봇의 물리적 특성을 활용하여 작업을 완료할 수 있음을 보여주었습니다. 팀에 따르면, 이러한 특성은 “작업 구현”이라고 불립니다.

BOBbots라고 불리는 로봇은 Bob Behringer의 이름을 따서 명명되었으며, 그는 입자 물리학의 선구자입니다.

로봇은 “거의 멍청한 수준”이라고 Randall은 말합니다. “로봇의 원통형 차체에는 진동하는 브러시가 아래에 있고, 주변에는 느슨한 자석이 있어, 로봇은 더 많은 이웃이 있는 위치에서 더 많은 시간을 보냅니다.”

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컴퓨터 시뮬레이션

실험 플랫폼과 함께, 팀은 또한 조지아 공과 대학의 물리학 학생인 Shengkai Li가 이끄는 정밀한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용했습니다. 이러한 시뮬레이션은 실험실에서 볼 수 없는 시스템의 다양한 측면을 연구하는 데 도움이 되었습니다.

BOBbots는 매우 단순하지만, 연구자들은 로봇이 함께 이동하고 충돌할 때, “밀집된 집합체가 형성되어 하나만으로 이동할 수 없는 쓰레기를 함께 청소할 수 있다”고 Goldman은 설명합니다. “대부분의 사람들은 조정을 보장하기 위해 점점 더 복잡하고 비싼 로봇을 구축하지만, 우리는 매우 단순한 로봇으로 어떤 복잡한 작업을 수행할 수 있는지 보기 위해 노력했습니다.”

팀의 연구는 체스 보드 위에서 이동하는 입자의 이론적 모델에서 영감을 얻었습니다. BOBbots의 수학적 모델을 연구하기 위해, 자기 조직화 입자 시스템이라고 불리는 이론적 추상화가 개발되었습니다. 확률 이론, 통계 물리학 및 스토캐스틱 알고리즘을 사용하여, 팀은 자기 상호 작용이 증가함에 따라, 이론적 모델이 산란에서 집합으로의 위상을 변화시킨다는 것을 증명할 수 있었습니다. 이는 물과 얼음과 같은 시스템에서 볼 수 있는 컴팩트 클러스터를 형성합니다.

Randall은 또한 조지아 공과 대학의 컴퓨터 과학 교수이자 수학의 부교수입니다.

“严格한 분석은 우리에게 BOBbots를 구축하는 방법을 보여주었을 뿐만 아니라, 우리의 알고리즘의 내재된 강건성을 보여주었으며, 일부 로봇이 결함이 있거나 예측할 수 없는 경우에도 작업을 수행할 수 있음을 보여주었습니다”라고 Randall은 말합니다. 물과 얼음. Randall은 또한 조지아 공과 대학의 컴퓨터 과학 교수이자 수학의 부교수입니다. ‘엄격한 분석은 우리에게 BOBbots를 구축하는 방법을 보여주었을 뿐만 아니라, 우리의 알고리즘의 내재된 강건성을 보여주었으며, 일부 로봇이 결함이 있거나 예측할 수 없는 경우에도 작업을 수행할 수 있음을 보여주었습니다’라고 Randall은 말합니다.