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로봇 군집이 집단적으로 행동하기 위해서는 연구자들이 고급 알고리즘과 구성 요소를 사용하여 상호 작용을 안무해야 합니다. 그러나 로봇이 단순하고 고급 프로그래밍이 부족한 경우, 조정된 행동을 달성하는 것이 거의 불가능합니다.
Dana Randall, ADVANCE 컴퓨팅 교수와 Daniel Goldman, Dunn Family 교수는 Georgia Institute of Technology의 연구팀을 이끌어 이 문제를 해결하기 위해 노력했습니다. 팀은 단순한 로봇이 하나의 능력을 넘어서는 작업을 수행할 수 있다는 것을 보여주기 위해 노력했습니다.
이 연구는 4월 23일 Science Advances 저널에 발표되었습니다.
멍청한 로봇이 복잡한 작업 수행
“멍청한 로봇”으로 불리는 이 팀은 기본적으로 이동할 수 있는 입자로 구성된 로봇을 사용했으며, 이러한 로봇이 복잡한 작업을 수행할 수 있다는 것을 증명하기 위해 노력했습니다. 연구자들은 로봇에서 모든 센서, 통신, 메모리 및 계산을 제거하고 로봇의 물리적 특성을 활용하여 작업 집합을 완료할 수 있다는 것을 보고했습니다. 팀에 따르면, 이 특성은 “작업 구현”이라고 불립니다.
BOBbots, 즉 “행동, 조직, 버징 봇”은 입자 물리학의 개척자인 Bob Behringer의 이름을 따서 명명되었습니다.
Randall은 “로봇은 거의 멍청할 수 없습니다”라고 말합니다. “원통형 차체에는 진동하는 브러시가 있고, 주변에는 느슨한 자석이 있어 로봇이 더 많은 이웃이 있는 위치에서 더 많은 시간을 보냅니다.”
https://www.youtube.com/watch?v=hsLJShwjknI
컴퓨터 시뮬레이션
실험 플랫폼과 함께, 팀은 또한 Georgia Tech 물리학 학생인 Shengkai Li가 이끄는 정밀한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용했습니다. 이러한 시뮬레이션은 실험실에서 살펴볼 수 없는 시스템의 다양한 측면을 연구하는 데 도움이 되었습니다.
BOBbots은 매우 단순하지만, 연구자들은 로봇이 함께 이동하고 서로 충돌할 때, “하나만으로 이동할 수 없는 너무 무거운 쓰레기를 제거할 수 있는 컴팩트한 집단이 형성된다”고 설명합니다. “대부분의 사람들은 조정을 보장하기 위해 점점 더 복잡하고 비싼 로봇을 구축하지만, 매우 단순한 로봇으로 어떤 복잡한 작업을 수행할 수 있는지 살펴보려고 했습니다.”
팀의 연구는 체스 보드 위에서 움직이는 입자의 이론적 모델에서 영감을 받았으며, BOBbots의 수학적 모델을 연구하기 위해 자가 조직화 입자 시스템이라는 이론적 추상을 개발했습니다. 확률 이론, 통계 물리학 및 스토캐스틱 알고리즘을 사용하여 팀은 자기 상호 작용이 증가함에 따라 이론적 모델이 분산에서 집단을 형성하여 물과 얼음과 같은 시스템과 유사한 컴팩트한 클러스터를 형성하는 위상 전이를 겪는다는 것을 증명했습니다.
Randall은 또한 Georgia Tech의 컴퓨터 과학 교수이자 수학 부교수입니다.
“嚴格한 분석은 우리에게 BOBbots를 구축하는 방법을 보여주었을 뿐만 아니라 알고리즘의 내재된 강건성을 또한 보여주었으며, 일부 로봇이 고장나거나 예측할 수 없도록 허용했습니다”라고 Randall은 말합니다.
