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Quandu e culunie di formiche di l'armata cercanu in a furesta per manghjà o pruvisti, spessu si trovanu in spazii geografichi chì e formiche individuali ùn ponu superà.
Cusì custruiscenu ponti aduprendu elli stessi piuttostu cà ramoscelli o foglie. Senza un capu chjaru in carica, l'insetti decide in qualchì manera di unisce i so corpi inseme per furmà un ponte vivu chì permette à alcune di e formiche di passà è ghjunghje à l'ughjettu.
Questu hè l'intelligenza di u swarm, spessu cunnisciuta cum'è sciame l'intelligenza artificiale. A frasa si riferisce à u cumpurtamentu cullettivu coordinatu, decentralizatu di l'agenti biologichi o artificiali chì agisce in cuncertu per rializà l'ugettivi.
L'api di u meli utilizanu l'intelligenza di u sciame quandu mandanu "api scout" per localizà e potenziali colonie novi. Quandu l'acelli migranu à i roosts è formanu bandati per circà l'alimentariu, sò l'esempiu perfettu di questu.
Inoltre, i pesci l'utilizanu per creà scole, chì li dà millaie d'ochji invece di dui solu per guardà i predatori. In altri palori, ci hè u putere è l'intelligenza in numeri.
A disciplina di a robotica di u swarm, chì prova di custruisce gruppi di robots basi chì travaglianu inseme in modu autonomu per eseguisce i travaglii chì qualchissia di i robot individuali probabilmente ùn puderia micca fà da sè stessu, hè motivata da questi cumpurtamenti animali cullettivi.
I robots Swarm ponu compie travaglii cumplicati senza esse costosi o assai sofisticati.
Invece, direttive basi cum'è "avanzatu versu una fonte di luce" puderanu esse assignati da algoritmi à ogni robot individuale. Allora, per via di l'interazzione di i robots, i cumpurtamenti sofisticati ponu sviluppà.
Ma in altre situazioni, i robots anu un tempu più difficiuli di esibisce queste caratteristiche emergenti.
Questu articulu hà da esaminà attentamente a robotica di swarm, cumprese e so caratteristiche, applicazioni è più.
Cosa hè Swarm Robotics?
A robotica Swarm hè u studiu di quantu simplici in a struttura è i robot di cumpurtamentu puderanu esse custruitu per assicurà chì un cumpurtamentu cullettivu desideratu emerge da l'interazzione lucali trà i robots è l'interazzione trà i robots è u so ambiente.
A robotica di u swarm, per dì simpliciamente, hè l'usu di parechji robots chì travaglianu inseme per risolve i prublemi sviluppendu strutture vantaghji è cumpurtamenti cum'è quelli chì si vedenu in sistemi naturali cum'è sciami d'api, uccelli o pesci.
L'idee di l'intelligenza di u swarm, o u cumpurtamentu cullettivu di sistemi decentralizati, autourganizati, sò u fundamentu di a disciplina pratica di a robotica di swarm (naturale o artificiale).
A ricerca nantu à l'intelligenza di u swarm hè assai influenzata da i sistemi biologichi vistu in a natura, cum'è e culonii di formiche, scole di pisci, stonde d'uccelli, etc.
Sti tipi di swarms naturali cuntenenu individui cù cumpetenze assai limitate è pocu cunniscenza generale di l'attività o di a cumunità.
In ogni casu, i circadori anu dimustratu chì sti sciame ponu esse un cumpurtamentu di gruppu assai intricatu è intelligente per mezu di u cuntattu lucale cù i so vicini più vicini è u trasferimentu assuciatu di l'infurmazioni.
A robotica Swarm incorpora queste caratteristiche è rivelazioni. L'obiettivu hè di creà robots chì, per sè stessu, anu strutture è cumpurtamenti estremamente basi è sò incapaci di realizà l'attività necessaria.
Questi robots diretti, in ogni modu, cumunicanu è travaglianu inseme cum'è un gruppu o un sciame per fà u compitu necessariu, chì si traduce in a furmazione di cumportamentu cumplicatu è praticu di sciame.
I robot Swarm sò attualmente aduprati in attività militari è esplorative. Puderanu prestu prestu in settori cum'è a minera è l'agricultura.
Cumu funziona i robot Swarm?
I robots Swarm spessu misuranu assai menu di i robots autonomi standard (ma micca guasi chjuchi cum'è un nanobot).
Per esse cumpletu un compitu, un sciame di robots, chì pò varià in grandezza da uni pochi decine à più di mille, deve travaglià inseme senza difetti.
Questu hè realizatu cù un tipu d'urganizazione cunnisciuta cum'è "swarm intelligence", chì prumove un altu livellu di flessibilità in un sistema custituitu da parechji individui ma cuntrullati da nimu.
Questu hè basatu annantu à i principii biològichi chì sò osservati in e bande di certi insetti, animali, bandate d'acelli, è ancu scole di pesci.
I robots Swarm essenzialmente tentanu di imità l'abilità di sti criaturi per vede una attività cullettiva in risposta à l'estimulazione esterna è per compie un compitu.
Un altu gradu di redundanza di a macchina permette à un sciame roboticu di operare in una manera simile, chì significheghja chì a perdita di unu o ancu uni pochi robots ùn affettaranu micca significativamente a capacità di u sciame di funziunà in tuttu.
Per via di questu, i robot di swarm sò capaci di esse largamente implementati in una varietà di situazioni è di distribuzione dinamica per compie un compitu malgradu i sfidi posti in a so strada.
Caratteristiche di Swarm Robots
- U robot swarm deve esse autosufficiente è capace di detectà è risponde à u so circondu.
- U swarm deve esse homogeni; pò avè parechje raggruppamenti, ma ùn deve esse una quantità eccessiva di elli.
- Ogni compitu chì un swarm di robots hè necessariu di fà cum'è unità deve esse sustinutu da un numeru suffirenziu di robots.
- Tutti i robots sò tenuti à avè solu capacità di rilevazione è cumunicazione lucali cù i vicini di i so cumpagni di sciame. Questu assicura chì a coordinazione di u swarm hè spargugliatu è chì u sistema hè scalable.
- Ogni robot in u swarm deve esse incompetente è inefficace in quantu à ottene u so scopu primariu; cusì, anu da travaglià inseme per esse successu è cresce u rendiment.
Travaux
Spergu chì puderemu risolve alcuni di i prublemi più sfide chì ci affrontanu avà grazia à i robot di sciame. Puderanu applicà creatività umana à presque toutes les circonstances grâce à leur capacité à s'adapter à tout environnement.
Per esempiu, ci hè stata assai ricerca in questu cum'è una strategia potenziale per sustene l'ecosistema fallimentu in fronte à u cambiamentu climaticu è altri disastri naturali.
A robotica di Swarm hà u putenziale di esse scalatu per pruduce api sintetici è insetti chì puderanu polinizà i culturi è altre piante impurtanti per assicurà a so sopravvivenza è evità una catastrofe catastròfica.
I travaglii chì devenu esse cumpleti in lochi enormi o micca strutturati induve ùn ci hè micca una infrastruttura chì pò esse aduprata per gestisce i robots, cum'è nisuna rete di cumunicazione accessibile o sistema di localizazione globale, sò un altru duminiu d'applicazione pussibule per a robotica swarm.
I sciami di robot ponu esse aduprati per questi tipi di attività postu chì ponu funziona indipindentamente senza l'aiutu di alcuna infrastruttura o coordinazione esterna.
L'esplorazione planetaria sott'acqua o extraterrestre, u monitoraghju, a sminazione, è a ricerca è u salvamentu sò uni pochi esempi di impieghi in ambienti non strutturati è enormi.
Inoltre, hè statu suggeritu chì e tecniche di robotica di swarm puderanu esse aduprate per rimpiazzà quasi interamente e forze convenzionali.
In a forma di droni autonomi, i robots sò digià largamente utilizati da parechje forze aeree in u mondu, è a marina di i Stati Uniti hà sperimentatu flotte robotiche chì ponu reagisce à i minacce istantaneamente.
Fortunatamente, ci sò altre applicazioni assai più benigni per sta tecnulugia. L'impiegu di robots swarm per gestisce una rete di veiculi in terra o in l'aria o per custruisce una missione esplorativa robusta puderia apre a strada per i veiculi autonomi.
cunchiusioni
Per riassuntu, Swarm Robotics hè sviluppatu è crescente, è caratteristiche cum'è l'autonomia di u robot, u cuntrollu decentralizatu, a capacità di decisione di u gruppu, una alta toleranza di difetti, etc. facenu Swarm Robotics bè adattatu per risolve i prublemi pratichi.
L'usi futuri per a robotica di sciame includeranu a consegna di materiale miratu, l'agricultura precisa, a stampa 3D di sciame, a sorveglianza, a difesa, l'operazioni di ricerca è salvata, è assai di più.
Fà u prucessu di fabricazione di u swarm economicamente viable è sviluppà un approcciu affidabile per a custruzzione di l'algoritmu di cuntrollu per ogni membru di u swarm sò dui di i prublemi chjave chì deve esse superatu in a strada.
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