Taula de continguts[Amaga][Espectacle]
Quan les colònies de formigues de l'exèrcit busquen el bosc per menjar o subministraments, sovint es troben amb buits geogràfics que les formigues individuals no poden superar.
Així que construeixen ponts fent servir ells mateixos en lloc de branques o fulles. Sense un líder clar a càrrec, els insectes decideixen d'alguna manera unir els seus cossos per formar un pont viu que permet que algunes de les formigues passin i arribin a l'objecte.
Aquesta és la intel·ligència d'eixam, sovint coneguda com eixam intel·ligència artificial. La frase fa referència al comportament col·lectiu coordinat i descentralitzat d'agents biològics o artificials que actuen conjuntament per assolir objectius.
Les abelles melíferes utilitzen la intel·ligència dels eixams quan envien "abelles exploradores" per localitzar noves colònies potencials. Quan els ocells migren cap als dormitoris i formen ramats per buscar menjar, en són l'exemple perfecte.
A més, els peixos l'utilitzen per crear bancs, cosa que els dóna milers d'ulls en lloc de només dos per vigilar els depredadors. En altres paraules, hi ha poder i intel·ligència en els números.
La disciplina de la robòtica d'eixam, que intenta construir grups de robots bàsics que treballin junts de manera autònoma per executar tasques que qualsevol dels robots individuals probablement no podria realitzar per si sol, està motivada per aquests comportaments col·lectius dels animals.
Els robots d'eixam poden completar tasques complicades sense ser costosos o molt sofisticats.
En canvi, les directives bàsiques com "avanç cap a una font de llum" es podrien assignar mitjançant algorismes a cada robot individual. Aleshores, mitjançant les interaccions dels robots, es poden desenvolupar comportaments sofisticats.
Però en altres situacions, als robots els costa més mostrar aquestes característiques emergents.
Aquest article examinarà de prop la robòtica d'eixam, incloses les seves característiques, aplicacions i molt més.
Què és Swarm Robotics?
La robòtica d'eixam és l'estudi de com es podrien construir robots d'estructura i comportament senzills per garantir que sorgeixi un comportament col·lectiu desitjable de les interaccions locals entre els robots i les interaccions entre els robots i el seu entorn.
La robòtica d'eixams, per dir-ho simplement, és l'ús de molts robots que treballen junts per resoldre problemes desenvolupant estructures i comportaments avantatjoses com els que s'observen en sistemes naturals com els eixams d'abelles, ocells o peixos.
Les idees d'intel·ligència d'eixam, o el comportament col·lectiu de sistemes descentralitzats i autoorganitzats, són la base de la disciplina pràctica de la robòtica d'eixam (natural o artificial).
La investigació sobre la intel·ligència dels eixams està molt influenciada pels sistemes biològics que es veuen a la natura, com ara colònies de formigues, bancs de peixos, estols d'ocells, etc.
Aquest tipus d'eixams naturals contenen individus amb habilitats molt limitades i poca comprensió general de l'activitat o la comunitat.
Tanmateix, els investigadors han demostrat que aquests eixams poden mostrar un comportament grupal molt complex i intel·ligent mitjançant el contacte local amb els seus veïns més propers i la transferència d'informació associada.
La robòtica d'eixam incorpora aquestes característiques i revelacions. L'objectiu és crear robots que, per si sols, tinguin estructures i comportaments extremadament bàsics i siguin incapaços de dur a terme l'activitat requerida.
Aquests robots senzills, però, es comuniquen i treballen junts com a grup o eixam per dur a terme la tasca requerida, el que resulta en la formació d'un comportament complicat i pràctic de l'eixam.
Actualment, els robots d'eixam s'utilitzen tant en activitats militars com exploratòries. Aviat poden estar presents en sectors com la mineria i l'agricultura.
Com funcionen els robots Swarm?
Els robots d'eixam solen mesurar molt menys que els robots autònoms estàndard (encara que no són tan petits com un nanobot).
Perquè una tasca es completi, un eixam de robots, que pot variar en mida des d'unes poques desenes fins a més d'un miler, ha de treballar junts perfectament.
Això s'aconsegueix mitjançant un tipus d'organització coneguda com a "intel·ligència d'eixam", que promou un alt nivell de flexibilitat en un sistema format per molts individus però controlat per cap d'ells.
Això es basa en principis biològics que s'observen en ramats de determinats insectes, animals, estols d'ocells i fins i tot bancs de peixos.
Els robots d'eixam intenten bàsicament imitar les habilitats d'aquestes criatures per mostrar una activitat col·lectiva en resposta a l'estimulació externa i per completar una tasca.
Un alt grau de redundància de la màquina permet que un eixam robòtic funcioni d'una manera similar, el que significa que la pèrdua d'un o fins i tot d'uns quants robots no afectarà significativament la capacitat de l'eixam de funcionar com un tot.
Per això, els robots d'eixam són capaços de desplegar-se àmpliament en una sèrie de situacions i distribuir-se de manera dinàmica per completar una tasca malgrat els reptes que els plantegen.
Característiques dels robots Swarm
- L'eixam de robots ha de ser autosuficient i capaç de detectar i respondre al seu entorn.
- L'eixam ha de ser homogeni; pot tenir diverses agrupacions, però no n'hi hauria d'haver una quantitat excessiva.
- Cada tasca que un eixam de robots ha de fer com a unitat ha de comptar amb el suport d'un nombre suficient de robots.
- Tots els robots només han de tenir capacitats locals de detecció i comunicació amb els veïns dels seus socis d'eixam. Això assegura que la coordinació de l'eixam s'estén i que el sistema és escalable.
- Cada robot de l'eixam ha de ser incompetent i ineficaç pel que fa a la consecució del seu objectiu principal; per tant, han de treballar junts per tenir èxit i augmentar el rendiment.
Aplicacions
Esperem que podrem resoldre alguns dels problemes més difícils que ens enfrontem ara mateix gràcies als robots d'eixam. Poden sol·licitar creativitat humana a gairebé qualsevol circumstància gràcies a la seva capacitat d'escala i adaptació a qualsevol entorn.
Per exemple, hi ha hagut molta investigació com a estratègia potencial per donar suport als ecosistemes que fallen davant el canvi climàtic i altres desastres naturals.
La robòtica d'eixam té el potencial d'ampliar-se per produir abelles i insectes sintètics que podrien pol·linitzar cultius i altres plantes importants per garantir la seva supervivència i evitar una catàstrofe catastròfica.
Les tasques que s'han de completar en llocs enormes o no estructurats on no hi ha infraestructura que es pugui utilitzar per gestionar els robots, com ara cap xarxa de comunicació accessible o sistema de localització global, són un altre domini d'aplicació possible per a la robòtica d'eixam.
Els eixams de robots es poden utilitzar per a aquest tipus de tasques, ja que poden funcionar de manera independent sense l'ajuda de cap infraestructura o coordinació externa.
L'exploració planetària submarina o extraterrestre, el seguiment, la desminada i la recerca i rescat són alguns exemples de feines en entorns enormes i desestructurats.
A més, s'ha suggerit que les tècniques de robòtica d'eixam es podrien utilitzar per substituir gairebé completament les forces convencionals.
En forma de drons autònoms, els robots ja han estat àmpliament utilitzats per diverses forces aèries d'arreu del món, i la marina nord-americana ha experimentat amb flotes robòtiques que poden reaccionar a les amenaces a l'instant.
Afortunadament, hi ha altres aplicacions molt més benignes per a aquesta tecnologia. L'ús de robots d'eixam per gestionar una xarxa de vehicles terrestres o aerotransportats o per construir una missió exploratòria sòlida podria obrir el camí per a vehicles autònoms.
Conclusió
En resum, Swarm Robotics s'està desenvolupant i creixent, i característiques com l'autonomia del robot, el control descentralitzat, la capacitat per a la presa de decisions en grup, l'alta tolerància a errors, etc. fan que Swarm Robotics sigui molt adequat per resoldre problemes pràctics.
Els usos futurs de la robòtica d'eixam inclouran el lliurament de material dirigit, l'agricultura precisa, la impressió en 3D d'eixam, les operacions de vigilància, defensa, cerca i rescat i molts més.
Fer viable econòmicament el procés de fabricació de l'eixam i desenvolupar un enfocament fiable per construir l'algoritme de control per a cada membre de l'eixam són dos dels problemes clau que s'han de superar al llarg del camí.
Deixa un comentari