Các Robot “Đần” Thực Hiện Nhiệm Vụ Bằng Cách Khai Thác Đặc Điểm Vật Lý

Để cho các đàn robot hoạt động tập thể, các nhà nghiên cứu phải biên đạo các tương tác của chúng bằng cách dựa vào các thuật toán và thành phần tiên tiến. Tuy nhiên, nếu các robot đơn giản và thiếu lập trình tiên tiến, hành vi phối hợp có thể hiếm khi đạt được.

Dana Randall, Giáo sư Tiên tiến về Máy tính và Daniel Goldman, Giáo sư Gia đình Dunn, đã dẫn đầu một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Georgia để giải quyết vấn đề này. Nhóm đã chứng minh cách các robot đơn giản vẫn có thể thực hiện các nhiệm vụ vượt quá khả năng của một robot.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances vào ngày 23 tháng 4.

Các Robot “Đần” Thực Hiện Nhiệm Vụ Phức Tạp

Được gọi là “các robot đần”, nhóm đã sử dụng các hạt granular di động cơ bản, và những gì họ đã chứng minh là có thể thực hiện các nhiệm vụ phức tạp. Các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng họ đã có thể loại bỏ tất cả các cảm biến, giao tiếp, bộ nhớ và tính toán từ các robot, và họ đã khai thác các đặc điểm vật lý của các robot để hoàn thành một tập hợp các nhiệm vụ. Theo nhóm, đặc điểm này được gọi là “thân thể hóa nhiệm vụ”.

Các robot BOBbots, tên là “behaving, organizing, buzzing bots”, được đặt theo tên của Bob Behringer, một người tiên phong trong vật lý granular.

Các robot “đần” này, Randall nói. “Khung gầm hình trụ của chúng có bàn chải rung dưới và nam châm lỏng trên chu vi, khiến chúng dành nhiều thời gian hơn ở các vị trí có nhiều hàng xóm.”

https://www.youtube.com/watch?v=hsLJShwjknI

Mô Phỏng Máy Tính

Cùng với nền tảng thực nghiệm, nhóm cũng dựa vào các mô phỏng máy tính chính xác do Shengkai Li, một sinh viên vật lý tại Georgia Tech, dẫn đầu. Các mô phỏng này đã giúp nghiên cứu các khía cạnh của hệ thống mà không thể được xem xét trong phòng thí nghiệm.

Các robot BOBbots cực kỳ đơn giản, nhưng các nhà nghiên cứu vẫn chứng minh rằng khi các robot di chuyển cùng nhau và va vào nhau, “các tập hợp紧密 hình thành có khả năng loại bỏ các mảnh vụn quá nặng để một robot alone di chuyển”, Goldman giải thích. “Trong khi hầu hết mọi người xây dựng các robot ngày càng phức tạp và đắt tiền để đảm bảo phối hợp, chúng tôi muốn xem các nhiệm vụ phức tạp nào có thể được thực hiện với các robot rất đơn giản.”

Công việc của nhóm được lấy cảm hứng từ một mô hình lý thuyết về các hạt di chuyển trên bàn cờ, và để nghiên cứu một mô hình toán học về các robot BOBbots, một trừu tượng hóa tự tổ chức được gọi là hệ thống hạt tự tổ chức đã được phát triển. Bằng cách dựa vào lý thuyết xác suất, vật lý thống kê và thuật toán ngẫu nhiên, nhóm đã chứng minh rằng khi các tương tác từ tăng lên, mô hình lý thuyết đi qua một sự thay đổi pha. Nó nhanh chóng thay đổi từ phân tán sang tích tụ, hình thành các cụm紧密 tương tự như các hệ thống như nước và băng.

Randall cũng là giáo sư khoa học máy tính và giáo sư toán học tại Georgia Tech.

“Phân tích nghiêm ngặt không chỉ cho chúng tôi thấy cách xây dựng các robot BOBbots, mà còn tiết lộ sự mạnh mẽ vốn có của thuật toán của chúng tôi cho phép một số robot bị lỗi hoặc không thể đoán trước”, Randall nói.