جدول المحتويات[يخفي][يعرض]
عندما تبحث مستعمرات النمل في الغابة عن الطعام أو الإمدادات ، فإنها كثيرًا ما تصادف فجوات جغرافية لا يستطيع النمل التغلب عليها.
لذلك يبنون الجسور باستخدام أنفسهم بدلاً من الأغصان أو الأوراق. بدون وجود قائد واضح مسؤول ، قررت الحشرات بطريقة ما ضم أجسادها معًا لتشكيل جسر حي يسمح لبعض النمل بالمرور والوصول إلى الكائن.
هذا هو ذكاء السرب ، وغالبًا ما يُعرف باسم سرب الذكاء الاصطناعي. تشير العبارة إلى السلوك الجماعي المنسق واللامركزي للعوامل البيولوجية أو الاصطناعية التي تعمل في تناسق لتحقيق الأهداف.
يستخدم نحل العسل ذكاء السرب عندما يرسلون "نحل كشاف" لتحديد مستعمرات جديدة محتملة. عندما تهاجر الطيور إلى المجاثم وتشكل قطعانًا للبحث عن الطعام ، فهي خير مثال على ذلك.
بالإضافة إلى ذلك ، تستخدمه الأسماك لإنشاء مدارس ، مما يمنحها آلاف العيون بدلاً من اثنتين فقط للحذر من الحيوانات المفترسة. بمعنى آخر ، هناك قوة وذكاء في الأرقام.
إن الانضباط في روبوتات السرب ، الذي يحاول بناء مجموعات من الروبوتات الأساسية التي تعمل معًا بطريقة مستقلة لتنفيذ المهام التي ربما لا يستطيع أي واحد من الروبوتات الفردية إنجازها بمفرده ، تحفزه هذه السلوكيات الحيوانية الجماعية.
يمكن لروبوتات السرب أن تكمل المهام المعقدة دون أن تكون مكلفة أو معقدة للغاية.
بدلاً من ذلك ، قد يتم تعيين التوجيهات الأساسية مثل "التقدم نحو مصدر الضوء" بواسطة الخوارزميات لكل روبوت فردي. بعد ذلك ، من خلال تفاعلات الروبوتات ، يمكن أن تتطور السلوكيات المعقدة.
ولكن في حالات أخرى ، تواجه الروبوتات صعوبة في إظهار هذه الخصائص الناشئة.
ستدرس هذه المقالة روبوتات السرب عن كثب ، بما في ذلك خصائصها وتطبيقاتها والمزيد.
ما هي روبوتات سرب؟
روبوتات السرب هي دراسة كيف يمكن بناء روبوتات بسيطة في الهيكل والسلوك لضمان ظهور سلوك جماعي مرغوب فيه من التفاعلات المحلية بين الروبوتات والتفاعلات بين الروبوتات وبيئتها.
ببساطة ، روبوتات السرب هي استخدام العديد من الروبوتات التي تعمل معًا لحل المشكلات من خلال تطوير هياكل وسلوكيات مفيدة مثل تلك التي تظهر في الأنظمة الطبيعية مثل أسراب النحل أو الطيور أو الأسماك.
أفكار ذكاء السرب ، أو السلوك الجماعي للأنظمة اللامركزية ذاتية التنظيم ، هي أساس الانضباط العملي لروبوتات السرب (طبيعية أو اصطناعية).
يتأثر البحث عن ذكاء السرب بشدة بالنظم البيولوجية التي نراها في الطبيعة ، مثل مستعمرات النمل ، ومدارس الأسماك ، وأسراب الطيور ، إلخ.
تحتوي هذه الأنواع من الأسراب الطبيعية على أفراد ذوي مهارات محدودة للغاية وفهم عام ضئيل للنشاط أو المجتمع.
ومع ذلك ، فقد أظهر الباحثون أن هذه الأسراب يمكن أن تظهر سلوكًا جماعيًا معقدًا للغاية وذكيًا من خلال الاتصال المحلي مع أقرب جيرانها ونقل المعلومات المرتبط بها.
تتضمن روبوتات السرب هذه الخصائص والإيحاءات. الهدف هو إنشاء روبوتات تمتلك ، بمفردها ، هياكل وسلوكيات أساسية للغاية وغير قادرة على تنفيذ النشاط المطلوب.
ومع ذلك ، فإن هذه الروبوتات المباشرة تتواصل وتعمل معًا كمجموعة أو سرب لأداء المهمة المطلوبة ، مما يؤدي إلى تكوين سلوك سرب معقد وعملي.
تُستخدم روبوتات السرب حاليًا في كل من الأنشطة العسكرية والاستكشافية. قد يتواجدون قريبًا في قطاعات تشمل التعدين والزراعة.
كيف تعمل روبوتات Swarm؟
غالبًا ما تقيس روبوتات الحشود أقل بكثير من الروبوتات المستقلة القياسية (على الرغم من أنها ليست صغيرة مثل روبوت النانو).
لكي تكتمل المهمة ، يجب أن يعمل سرب من الروبوتات ، يمكن أن يتراوح حجمه من بضع عشرات إلى أكثر من ألف ، معًا بشكل لا تشوبه شائبة.
يتم تحقيق ذلك باستخدام نوع من التنظيم يُعرف باسم "ذكاء السرب" ، والذي يعزز مستوى عالٍ من المرونة في نظام يتكون من العديد من الأفراد الذين لا يتحكم فيهم أي منهم.
يعتمد هذا على المبادئ البيولوجية التي تمت ملاحظتها في قطعان بعض الحشرات والحيوانات وأسراب الطيور وحتى أسراب الأسماك.
تحاول روبوتات السرب بشكل أساسي محاكاة قدرات هذه المخلوقات لعرض نشاط جماعي استجابة للتحفيز الخارجي ومن أجل إكمال مهمة.
تسمح درجة عالية من التكرار الآلي للسرب الآلي بالعمل بطريقة مماثلة ، مما يعني أن فقدان واحد أو حتى عدد قليل من الروبوتات لن يؤثر بشكل كبير على قدرة السرب على العمل ككل.
لهذا السبب ، يمكن نشر روبوتات السرب على نطاق واسع في مجموعة من المواقف وتوزيع أنفسهم ديناميكيًا من أجل إكمال مهمة على الرغم من التحديات الموضوعة في طريقهم.
خصائص سرب الروبوتات
- يجب أن يكون سرب الروبوتات مكتفيًا ذاتيًا وقادرًا على اكتشاف محيطه والاستجابة له.
- يجب أن يكون السرب متجانسًا ؛ يمكن أن تحتوي على عدة مجموعات ، ولكن لا ينبغي أن يكون هناك عدد كبير منها.
- كل مهمة تحتاج إلى سرب من الروبوتات للقيام بها كوحدة يجب أن يدعمها عدد كاف من الروبوتات.
- مطلوب من جميع الروبوتات أن تمتلك فقط قدرات الاستشعار والاتصال المحلية مع جيران شركائها في السرب. هذا يضمن أن تنسيق السرب منتشر وأن النظام قابل للتطوير.
- يجب أن يكون كل روبوت في السرب غير كفء وغير فعال فيما يتعلق بتحقيق هدفه الأساسي ؛ وبالتالي ، يجب أن يعملوا معًا لتحقيق النجاح وزيادة الأداء.
التطبيقات
نأمل أن نتمكن من حل بعض أكثر المشكلات صعوبة التي تواجهنا الآن بفضل سرب الروبوتات. يمكنهم التقديم الإبداع البشري لأي ظرف تقريبًا بفضل قدرتها على التوسع والتكيف مع أي بيئة.
على سبيل المثال ، كان هناك الكثير من الأبحاث حولها كاستراتيجية محتملة لدعم النظم البيئية الفاشلة في مواجهة تغير المناخ والكوارث الطبيعية الأخرى.
تتمتع روبوتات الأسراب بإمكانية التوسع لإنتاج النحل والحشرات الاصطناعية التي قد تقوم بتلقيح المحاصيل والنباتات المهمة الأخرى لضمان بقائها وتجنب كارثة كارثية.
المهام التي يجب إكمالها في مواقع ضخمة أو غير منظمة حيث لا توجد بنية تحتية يمكن استخدامها لإدارة الروبوتات ، مثل عدم وجود شبكة اتصال يمكن الوصول إليها أو نظام توطين عالمي ، هي مجال تطبيق محتمل آخر لسرب الروبوتات.
يمكن استخدام أسراب الروبوتات في هذه الأنواع من المهام لأنها يمكن أن تعمل بشكل مستقل دون مساعدة من أي بنية تحتية أو تنسيق خارجي.
يعد استكشاف الكواكب تحت الماء أو خارج كوكب الأرض ، والرصد ، وإزالة الألغام ، والبحث والإنقاذ بعض الأمثلة على الوظائف في بيئات ضخمة وغير منظمة.
بالإضافة إلى ذلك ، تم اقتراح استخدام تقنيات روبوتات السرب لتحل محل القوات التقليدية بالكامل تقريبًا.
في شكل طائرات بدون طيار ذاتية القيادة ، تم بالفعل استخدام الروبوتات على نطاق واسع من قبل العديد من القوات الجوية في جميع أنحاء العالم ، وقد جربت البحرية الأمريكية أساطيل روبوتية يمكنها الرد على التهديدات على الفور.
لحسن الحظ ، هناك تطبيقات أخرى أكثر اعتدالًا لهذه التكنولوجيا. إن توظيف روبوتات السرب لإدارة شبكة من المركبات الأرضية أو المحمولة جواً أو لبناء مهمة استكشافية قوية قد يمهد الطريق للمركبات المستقلة.
وفي الختام
باختصار ، فإن Swarm Robotics تتطور وتنمو ، وميزات مثل استقلالية الروبوت ، والتحكم اللامركزي ، والقدرة على اتخاذ القرارات الجماعية ، والتسامح الشديد مع الأخطاء ، وما إلى ذلك ، تجعل Swarm Robotics مناسبة تمامًا لحل المشكلات العملية.
ستشمل الاستخدامات المستقبلية لسرب الروبوتات تسليم المواد المستهدفة ، والزراعة الدقيقة ، والطباعة ثلاثية الأبعاد للسرب ، والمراقبة ، والدفاع ، وعمليات البحث والإنقاذ ، وغير ذلك الكثير.
إن جعل عملية تصنيع السرب مجدية اقتصاديًا وتطوير نهج موثوق به لبناء خوارزمية التحكم لكل عضو في السرب هما من المشاكل الرئيسية التي يجب التغلب عليها على طول الطريق.
اترك تعليق