Калі армейскія калоніі мурашак шукаюць у лесе ежу або прыпасы, яны часта натыкаюцца на геаграфічныя прабелы, якія асобныя мурашы не могуць пераадолець.
Такім чынам, яны будуюць масты, выкарыстоўваючы сябе, а не галінкі або лісце. Без відавочнага лідэра, які адказвае, казуркі нейкім чынам вырашаюць злучыць свае целы разам, каб утварыць жывы мост, які дазваляе некаторым мурашкам прайсці і дасягнуць аб'екта.
Гэта роевы інтэлект, часта вядомы як рой штучны інтэлект. Фраза адносіцца да скаардынаваных, дэцэнтралізаваных калектыўных паводзін біялагічных або штучных агентаў, якія дзейнічаюць узгоднена для дасягнення мэт.
Меданосныя пчолы выкарыстоўваюць роевы інтэлект, калі пасылаюць «пчол-разведчыкаў», каб знайсці магчымыя новыя калоніі. Калі птушкі мігруюць на лежні і ўтвараюць зграі ў пошуках ежы, яны з'яўляюцца выдатным прыкладам гэтага.
Акрамя таго, рыбы выкарыстоўваюць яго для стварэння зграй, што дае ім тысячы вачэй замест двух, каб сачыць за драпежнікамі. Іншымі словамі, сіла і розум у лічбах.
Дысцыпліна роевай робататэхнікі, якая спрабуе стварыць групы простых робатаў, якія працуюць разам у аўтаномным рэжыме для выканання задач, якія ні адзін з асобных робатаў, магчыма, не можа выканаць самастойна, матывавана гэтымі калектыўнымі паводзінамі жывёл.
Робаты Swarm могуць выконваць складаныя задачы, не з'яўляючыся дарагімі або вельмі складанымі.
Замест гэтага асноўныя дырэктывы, такія як "прасунуцца да крыніцы святла", могуць быць прызначаныя алгарытмамі для кожнага асобнага робата. Затым, праз узаемадзеянне робатаў, могуць развівацца складаныя паводзіны.
Але ў іншых сітуацыях робатам цяжэй праяўляць гэтыя новыя характарыстыкі.
У гэтым артыкуле будзе падрабязна разгледжана роевая робататэхніка, у тым ліку яе характарыстыкі, прымяненне і многае іншае.
Што такое Swarm Robotics?
Роевая робататэхніка - гэта вывучэнне таго, наколькі простыя па структуры і паводзінах робаты могуць быць створаны, каб гарантаваць, што пажаданыя калектыўныя паводзіны ўзнікаюць у выніку лакальных узаемадзеянняў паміж робатамі і ўзаемадзеяння паміж робатамі і іх асяроддзем.
Прасцей кажучы, роевая робататэхніка - гэта выкарыстанне мноства робатаў, якія працуюць разам для вырашэння праблем шляхам распрацоўкі выгадных структур і паводзін, падобных да тых, што назіраюцца ў прыродных сістэмах, такіх як раі пчол, птушак або рыб.
Ідэі роевага інтэлекту, або калектыўных паводзінаў дэцэнтралізаваных, самаарганізаваных сістэм, з'яўляюцца асновай практычнай дысцыпліны роевай робататэхнікі (натуральнай ці штучнай).
На даследаванні раевага інтэлекту моцна ўплываюць біялагічныя сістэмы, якія можна ўбачыць у прыродзе, такія як калоніі мурашак, зграі рыб, зграі птушак і г.д.
Такія натуральныя зграі складаюцца з людзей з вельмі абмежаванымі навыкамі і слабым агульным разуменнем дзейнасці або супольнасці.
Аднак даследчыкі паказалі, што гэтыя зграі могуць дэманстраваць вельмі заблытаныя і разумныя групавыя паводзіны праз лакальны кантакт з бліжэйшымі суседзямі і звязаную з гэтым перадачу інфармацыі.
Робататэхніка Swarm ўключае ў сябе гэтыя характарыстыкі і адкрыцці. Мэта складаецца ў тым, каб стварыць робатаў, якія самі па сабе валодаюць элементарнымі структурамі і паводзінамі і не здольныя выконваць неабходную дзейнасць.
Гэтыя простыя робаты, аднак, маюць зносіны і працуюць разам як група або рой, каб выканаць неабходнае заданне, што прыводзіць да фарміравання складаных, практычных паводзін роя.
Роевыя робаты ў цяперашні час выкарыстоўваюцца як у ваеннай, так і ў даследчай дзейнасці. Хутка яны могуць прысутнічаць у такіх галінах, як горназдабыўная прамысловасць і сельская гаспадарка.
Як працуюць робаты Swarm?
Роевыя робаты часта вымяраюць значна менш, чым стандартныя аўтаномныя робаты (хоць і не такія малыя, як нанаробаты).
Каб задача была выканана, рой робатаў, памер якіх можа вар'іравацца ад некалькіх дзясяткаў да больш за тысячу, павінен працаваць разам бездакорна.
Гэта дасягаецца з выкарыстаннем тыпу арганізацыі, вядомага як "роевы інтэлект", які спрыяе высокаму ўзроўню гібкасці ў сістэме, якая складаецца з мноства асобаў, але ніхто з іх не кантралюе.
Гэта заснавана на біялагічных прынцыпах, якія назіраюцца ў статках некаторых насякомых, жывёл, зграях птушак і нават зграях рыб.
Роевыя робаты па сутнасці спрабуюць імітаваць здольнасці гэтых істот дэманстраваць калектыўную дзейнасць у адказ на знешняе стымуляванне і для выканання задання.
Высокая ступень рэзервавання машын дазваляе рабатызаванаму рою працаваць падобным чынам, што азначае, што страта аднаго або нават некалькіх робатаў істотна не паўплывае на здольнасць роя функцыянаваць у цэлым.
Дзякуючы гэтаму роевыя робаты могуць быць шырока разгорнуты ў розных сітуацыях і дынамічна размяркоўвацца, каб выканаць задачу, нягледзячы на праблемы, якія стаяць на іх шляху.
Характарыстыкі робатаў Swarm
- Рой робатаў павінен быць самадастатковым і здольным выяўляць наваколле і рэагаваць на яго.
- Рой павінен быць аднастайным; ён можа мець некалькі груповак, але іх не павінна быць празмерна шмат.
- Кожнае заданне, якое трэба выканаць рою робатаў як адзінка, павінна падтрымлівацца дастатковай колькасцю робатаў.
- Усе робаты павінны мець толькі магчымасці лакальнага зандзіравання і сувязі з суседзямі сваіх партнёраў па роі. Гэта гарантуе, што каардынацыя роя распаўсюджваецца і што сістэма маштабуецца.
- Кожны робат у роі павінен быць некампетэнтным і неэфектыўным у дасягненні сваёй асноўнай мэты; такім чынам, яны павінны працаваць разам, каб дасягнуць поспеху і павялічыць прадукцыйнасць.
прыкладанняў
Мы спадзяемся, што мы зможам вырашыць некаторыя з самых складаных праблем, якія стаяць перад намі зараз, дзякуючы роевым робатам. Яны могуць падаць заяўку творчасць чалавека практычна да любых абставінаў дзякуючы іх здольнасці маштабавацца і адаптавацца да любога асяроддзя.
Напрыклад, было праведзена шмат даследаванняў у якасці патэнцыйнай стратэгіі падтрымкі экасістэм, якія церпяць збой ва ўмовах змены клімату і іншых стыхійных бедстваў.
Роевая робататэхніка мае патэнцыял для пашырэння вытворчасці сінтэтычных пчол і насякомых, якія могуць апыляць сельскагаспадарчыя культуры і іншыя важныя расліны, каб забяспечыць іх выжыванне і прадухіліць катастрафічную катастрофу.
Задачы, якія неабходна выконваць у велізарных або неструктураваных месцах, дзе няма інфраструктуры, якую можна было б выкарыстоўваць для кіравання робатамі, напрыклад, няма даступнай сеткі сувязі або глабальнай сістэмы лакалізацыі, з'яўляюцца яшчэ адной магчымай сферай прымянення для роевай робататэхнікі.
Раі робатаў могуць выкарыстоўвацца для такіх задач, паколькі яны могуць функцыянаваць незалежна без дапамогі якой-небудзь інфраструктуры або знешняй каардынацыі.
Падводнае або пазаземнае даследаванне планет, маніторынг, размініраванне і пошук і выратаванне - гэта некалькі прыкладаў вакансій у неструктураваных і велізарных асяроддзях.
Акрамя таго, было выказана меркаванне, што метады роевай робататэхнікі могуць быць выкарыстаны для амаль поўнай замены звычайных сіл.
У выглядзе аўтаномных беспілотнікаў робаты ўжо шырока выкарыстоўваюцца некалькімі ваенна-паветранымі сіламі па ўсім свеце, а ваенна-марскі флот ЗША эксперыментаваў з робатызаванымі флотамі, якія могуць імгненна рэагаваць на пагрозы.
На шчасце, ёсць іншыя, значна больш дабраякасныя прыкладання для гэтай тэхналогіі. Выкарыстанне роя робатаў для кіравання сеткай наземных або паветраных транспартных сродкаў або для стварэння надзейнай даследчай місіі можа пракласці шлях для аўтаномных транспартных сродкаў.
заключэнне
Падводзячы вынік, Swarm Robotics развіваецца і расце, а такія функцыі, як аўтаномнасць робата, дэцэнтралізаванае кіраванне, магчымасць групавога прыняцця рашэнняў, высокая адмоваўстойлівасць і г.д., робяць Swarm Robotics добра прыдатным для вырашэння практычных праблем.
Будучыя магчымасці выкарыстання роевай робататэхнікі будуць уключаць мэтанакіраваную дастаўку матэрыялаў, дакладнае земляробства, роевую 3D-друк, назіранне, абарону, пошукава-выратавальныя аперацыі і многае іншае.
Зрабіць працэс вытворчасці роя эканамічна жыццяздольным і распрацаваць надзейны падыход для пабудовы алгарытму кіравання для кожнага члена роя - гэта дзве ключавыя праблемы, якія неабходна пераадолець на гэтым шляху.
Пакінуць каментар