Когато армейските колонии от мравки търсят в гората храна или припаси, те често се натъкват на географски пропуски, които отделните мравки не могат да преодолеят.
Така че те изграждат мостове, използвайки себе си, а не клонки или листа. Без ясен лидер начело, насекомите по някакъв начин решават да съединят телата си заедно, за да образуват жив мост, който позволява на някои от мравките да преминат и да достигнат обекта.
Това е интелигентност на рояк, често известна като рояк изкуствен интелект. Фразата се отнася до координираното, децентрализирано колективно поведение на биологични или изкуствени агенти, които действат съгласувано за постигане на цели.
Медоносните пчели използват роякова интелигентност, когато изпращат „пчели разузнавачи“, за да намерят потенциални нови колонии. Когато птиците мигрират към нощувки и образуват ята, за да търсят храна, те са идеалният пример за това.
Освен това рибите го използват, за да създават стада, което им дава хиляди очи вместо само две, за да се пазят от хищници. С други думи, има сила и интелигентност в числата.
Дисциплината на роякова роботика, която се опитва да изгради групи от основни роботи, които работят заедно по автономен начин, за да изпълняват задачи, които всеки един от отделните роботи вероятно не би могъл да изпълни сам, е мотивирана от тези колективни животински поведения.
Роячните роботи могат да изпълняват сложни задачи, без да са скъпи или много сложни.
Вместо това, основни директиви като „напредване към източник на светлина“ могат да бъдат присвоени от алгоритми на всеки отделен робот. След това, чрез взаимодействието на роботите, може да се развие сложно поведение.
Но в други ситуации на роботите им е по-трудно да проявят тези възникващи характеристики.
Тази статия ще разгледа отблизо роботиката на рояк, включително нейните характеристики, приложения и др.
Какво е Swarm Robotics?
Роботиката на рояците е изследване на това колко прости по структура и поведение роботи могат да бъдат изградени, за да се гарантира, че желаното колективно поведение възниква от локалните взаимодействия между роботите и взаимодействията между роботите и тяхната среда.
Роботиката на рояците, казано просто, е използването на много роботи, работещи заедно за решаване на проблеми чрез разработване на изгодни структури и поведение като тези, наблюдавани в природни системи като рояци пчели, птици или риби.
Идеите за рояк интелект или колективното поведение на децентрализирани, самоорганизирани системи са в основата на практическата дисциплина рояк роботика (естествена или изкуствена).
Изследванията върху интелигентността на рояка са силно повлияни от биологични системи, наблюдавани в природата, като колонии от мравки, рибни стада, ята от птици и др.
Тези видове естествени рояци съдържат индивиди с много ограничени умения и малко общо разбиране на дейността или общността.
Изследователите обаче са показали, че тези рояци могат да проявяват много сложно и интелигентно групово поведение чрез локален контакт с най-близките си съседи и свързания с това трансфер на информация.
Роботиката на рояка включва тези характеристики и разкрития. Целта е да се създадат роботи, които сами по себе си имат изключително основни структури и поведение и не са в състояние да извършват необходимата дейност.
Тези прости роботи обаче комуникират и работят заедно като група или рояк, за да изпълнят необходимата задача, което води до формирането на сложно, практично поведение на рояк.
Роботите рояк понастоящем се използват както във военни, така и в изследователски дейности. Те скоро може да присъстват в сектори, включително минното дело и селското стопанство.
Как работят Swarm роботите?
Рояковите роботи често измерват много по-малко от стандартните автономни роботи (макар и не толкова малки, колкото нанобот).
За да бъде изпълнена дадена задача, рояк роботи, чийто размер може да варира от няколко десетки до над хиляда, трябва да работят заедно безупречно.
Това се постига с помощта на тип организация, известна като „интелигентност на рояка“, която насърчава високо ниво на гъвкавост в система, съставена от много индивиди, но не контролирани от нито един от тях.
Това се основава на биологични принципи, които се наблюдават в стада от определени насекоми, животни, ята птици и дори стада риби.
Рояковите роботи по същество се опитват да имитират способностите на тези същества да показват колективна дейност в отговор на външна стимулация и за да изпълнят задача.
Високата степен на машинно резервиране позволява на роботизиран рояк да работи по подобен начин, което означава, че загубата на един или дори няколко робота няма да повлияе значително на способността на рояка да функционира като цяло.
Поради това рояковите роботи могат да бъдат широко разгръщани в редица ситуации и динамично да се разпределят, за да изпълнят задача въпреки предизвикателствата, поставени по пътя им.
Характеристики на Swarm Robots
- Роякът роботи трябва да бъде самодостатъчен и способен да открива и реагира на заобикалящата го среда.
- Роят трябва да е хомогенен; може да има няколко групировки, но не трябва да има прекалено голям брой от тях.
- Всяка задача, която трябва да изпълни рояк роботи като единица, трябва да бъде подкрепена от достатъчен брой роботи.
- От всички роботи се изисква да имат само локални сензорни и комуникационни възможности със съседите на своите партньори от рояка. Това гарантира, че координацията на рояка е разпространена и че системата е мащабируема.
- Всеки робот в рояка трябва да е некомпетентен и неефективен по отношение на постигането на основната си цел; следователно те трябва да работят заедно, за да бъдат успешни и да увеличат производителността.
Приложения
Надяваме се, че ще можем да разрешим някои от най-предизвикателните проблеми, пред които сме изправени в момента, благодарение на рояк роботи. Те могат да кандидатстват човешко творчество при почти всякакви обстоятелства благодарение на способността им да мащабират и да се адаптират към всяка среда.
Например, има много изследвания за това като потенциална стратегия за подпомагане на неуспешни екосистеми в лицето на изменението на климата и други природни бедствия.
Рояковата роботика има потенциала да бъде увеличена, за да произвежда синтетични пчели и насекоми, които могат да опрашват култури и други важни растения, за да осигурят оцеляването им и да предотвратят катастрофална катастрофа.
Задачи, които трябва да бъдат изпълнени на огромни или неструктурирани места, където няма инфраструктура, която да може да се използва за управление на роботите, като например липса на достъпна комуникационна мрежа или глобална система за локализация, са друг възможен домейн на приложение за роякова роботика.
Рояците роботи могат да се използват за този вид задачи, тъй като те могат да функционират независимо без помощта на каквато и да е инфраструктура или външна координация.
Подводно или извънземно планетарно изследване, наблюдение, разминиране и търсене и спасяване са няколко примера за работни места в неструктурирани и огромни среди.
Освен това се предполага, че техниките на роякова роботика могат да се използват за почти пълна замяна на конвенционалните сили.
Под формата на автономни дронове, роботите вече са широко използвани от няколко военновъздушни сили по света, а американският флот експериментира с роботизирани флоти, които могат да реагират на заплахи мигновено.
За щастие има други, много по-благоприятни приложения за тази технология. Използването на рояк роботи за управление на мрежа от наземни или въздушни превозни средства или за изграждане на стабилна изследователска мисия може да проправи пътя за автономни превозни средства.
Заключение
За да обобщим, Swarm Robotics се развива и расте и функции като автономност на робота, децентрализиран контрол, капацитет за групово вземане на решения, висока устойчивост на грешки и т.н. правят Swarm Robotics много подходящ за решаване на практически проблеми.
Бъдещите употреби на роякова роботика ще включват целева доставка на материали, прецизно земеделие, 3D принтиране на рояци, наблюдение, отбрана, операции по търсене и спасяване и много други.
Направянето на производствения процес на рояка икономически жизнеспособен и разработването на надежден подход за конструиране на контролния алгоритъм за всеки член на рояка са два от ключовите проблеми, които трябва да бъдат преодолени по пътя.
Оставете коментар