„Głupie roboty” realizują zadania, wykorzystując cechy fizyczne 

Aby roje robotów mogły działać wspólnie, badacze muszą zaplanować choreografię swoich interakcji, opierając się na zaawansowanych algorytmach i komponentach. Jeśli jednak roboty są proste i brakuje im zaawansowanego programowania, rzadko można osiągnąć skoordynowane zachowanie. 

Dana Randall, profesor informatyki w ADVANCE i Daniel Goldman, profesor rodziny Dunn, kierowali zespołem badaczy z Georgia Institute of Technology, aby zająć się tym problemem. Zespół postanowił wykazać, jak proste roboty mogą nadal wykonywać zadania wykraczające poza możliwości jednego robota. 

Połączenia Badania naukowe został opublikowany w czasopiśmie Postępy nauki w kwietniu 23. 

Głupie roboty wykonują złożone zadania

Nazywane „głupimi robotami” zespół wykorzystał zasadniczo mobilne cząstki ziarniste i postanowił udowodnić, że mogą one wykonywać złożone zadania. Naukowcy poinformowali, że byli w stanie usunąć z robotów wszystkie czujniki, komunikację, pamięć i obliczenia, a następnie wykorzystali cechy fizyczne robotów do wykonania zestawu zadań. Według zespołu cecha ta nazywana jest „ucieleśnieniem zadania”.

BOBboty, co oznacza „zachowujące się, organizujące, brzęczące boty”, zostały nazwane na cześć Boba Behringera, pioniera fizyki ziarnistej. 

Roboty są „mniej więcej tak głupie, jak tylko się da” – mówi Randall. „Ich cylindryczne podwozie ma pod spodem wibrujące szczotki i luźne magnesy na obrzeżach, co powoduje, że spędzają więcej czasu w lokalizacjach z większą liczbą sąsiadów”.

Symulacje komputerowe

Oprócz platformy eksperymentalnej zespół oparł się także na precyzyjnych symulacjach komputerowych prowadzonych przez Shengkai Li, studenta fizyki z Georgia Tech. Symulacje te pomogły w badaniu różnych aspektów systemu, których nie można było sprawdzić w laboratorium. 

Roboty BOBboty są niezwykle proste, ale badacze i tak wykazali, że kiedy roboty poruszają się razem i zderzają się ze sobą, „tworzą się zwarte agregaty, które są w stanie wspólnie usuwać gruz, który jest zbyt ciężki, aby pojedynczy robot mógł się poruszać” – wyjaśnia Goldman. „Chociaż większość ludzi buduje coraz bardziej złożone i droższe roboty, aby zapewnić koordynację, my chcieliśmy zobaczyć, jakie złożone zadania można wykonać za pomocą bardzo prostych robotów”.

Inspiracją do pracy zespołu był teoretyczny model cząstek poruszających się po szachownicy, a w celu zbadania modelu matematycznego BOBbotów opracowano abstrakcję teoretyczną zwaną samoorganizującym się układem cząstek. Czerpiąc z teorii prawdopodobieństwa, fizyki statystycznej i algorytmów stochastycznych, zespół był w stanie udowodnić, że wraz ze wzrostem interakcji magnetycznych model teoretyczny przechodzi zmianę fazową. Szybko zmienia się z rozproszonego w agregujący, tworząc zwarte skupiska podobne do systemów takich jak woda i lód.

Randall jest także profesorem informatyki i adiunktem matematyki w Georgia Tech. 

„Rygorystyczna analiza nie tylko pokazała nam, jak zbudować BOBboty, ale także ujawniła wrodzoną niezawodność naszego algorytmu, która sprawia, że ​​niektóre roboty mogą działać wadliwie lub nieprzewidywalnie” – mówi Randall.