“愚笨机器人”通过利用物理特性完成任务

为了使机器人群体能够集体行动，研究人员必须通过依赖先进的算法和组件来编排它们的交互。然而，如果机器人很简单，缺乏先进的编程，协调行为很少可以实现。

达纳·兰德尔（Dana Randall），计算机科学高级教授，和丹尼尔·戈德曼（Daniel Goldman），邓恩家族教授，领导了一支位于佐治亚理工学院的研究团队来解决这个问题。该团队旨在展示如何简单的机器人仍然可以完成超出单个机器人能力的任务。

该研究于4月23日发表在科学进展杂志上。

愚笨机器人完成复杂任务

被称为“愚笨机器人”的团队使用了基本的移动颗粒粒子，并证明了这些粒子可以完成复杂任务。研究人员报告说，他们能够从机器人中删除所有传感器、通信、内存和计算，并利用机器人的物理特性来完成一系列任务。根据团队的说法，这个特性被称为“任务体现”。

被称为“行为、组织、嗡嗡机器人”的BOBbots，是以颗粒物理学的先驱鲍勃·贝林格的名字命名的。

兰德尔说：“这些机器人‘愚笨’到了极点。它们的圆柱形底盘下面有振动刷，外周有松散的磁铁，使它们在有更多邻居的位置上花费更多时间。”

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计算机模拟

除了实验平台外，团队还依赖于由佐治亚理工学院物理学生沈凯领导的精确计算机模拟。这些模拟帮助研究了实验室中无法研究的系统的各个方面。

BOBbots非常简单，但研究人员仍然证明，当机器人一起移动并碰撞时，“紧凑的聚集体形成，能够集体清除单个机器人无法移动的碎片，”戈德曼解释说。“虽然大多数人构建越来越复杂和昂贵的机器人来保证协调，但我们想看看简单的机器人可以完成什么复杂的任务。”

该团队的工作受到了一个理论模型的启发，即颗粒在棋盘上移动，为了研究BOBbots的数学模型，开发了一个称为自组织颗粒系统的理论抽象。通过借鉴概率论、统计物理学和随机算法，团队能够证明，当磁性相互作用增加时，理论模型会经历一个相变。它迅速从分散变为聚集，形成与水和冰类似的紧凑集群。

兰德尔也是佐治亚理工学院的计算机科学教授和数学副教授。

兰德尔说：“严格的分析不仅向我们展示了如何构建BOBbots，还揭示了我们算法的固有鲁棒性，使得一些机器人可以是有缺陷或不可预测的。”