Když armádní mravenčí kolonie hledají v lese potravu nebo zásoby, často narazí na geografické mezery, které jednotliví mravenci nemohou překonat.
Takže staví mosty pomocí sebe spíše než větviček nebo listů. Bez jasného velitele se hmyz nějak rozhodne spojit svá těla dohromady a vytvořit živý most, který některým mravencům umožní projít a dosáhnout objektu.
Toto je inteligence roje, často známá jako roj umělé inteligence. Tato fráze odkazuje na koordinované, decentralizované kolektivní chování biologických nebo umělých činitelů, kteří jednají ve shodě za účelem dosažení cílů.
Včely používají inteligenci roje, když vysílají „skautské včely“ k nalezení potenciálních nových kolonií. Když ptáci migrují na úkryty a vytvářejí hejna, aby hledali potravu, jsou toho dokonalým příkladem.
Kromě toho ho ryby používají k vytváření hejn, což jim dává tisíce očí namísto pouhých dvou, aby hlídaly predátory. Jinými slovy, v číslech je síla a inteligence.
Disciplína rojové robotiky, která se snaží sestavit skupiny základních robotů, kteří spolupracují autonomním způsobem, aby prováděli úkoly, které by žádný z jednotlivých robotů pravděpodobně sám nezvládl, je motivována tímto kolektivním zvířecím chováním.
Rojové roboty dokážou plnit složité úkoly, aniž by byly nákladné nebo velmi sofistikované.
Namísto toho mohou být základní příkazy, jako je „postup ke světelnému zdroji“, přiřazeny algoritmy každému jednotlivému robotu. Pak se prostřednictvím interakcí robotů může vyvinout sofistikované chování.
Ale v jiných situacích mají roboti s vykazováním těchto vznikajících vlastností těžší čas.
Tento článek podrobně prozkoumá rojovou robotiku, včetně jejích charakteristik, aplikací a dalších.
Co je Swarm Robotics?
Swarm robotics je studie o tom, jak jednoduše by bylo možné postavit roboty co do struktury a chování, aby bylo zajištěno, že z místních interakcí mezi roboty a interakcí mezi roboty a jejich prostředím vznikne žádoucí kolektivní chování.
Rojová robotika, zjednodušeně řečeno, je využití mnoha robotů, kteří spolupracují na řešení problémů rozvojem výhodných struktur a chování, jako jsou ty, které lze vidět v přírodních systémech, jako jsou roje včel, ptáků nebo ryb.
Myšlenky rojové inteligence neboli kolektivního chování decentralizovaných, samoorganizovaných systémů jsou základem praktické disciplíny rojové robotiky (přirozené nebo umělé).
Výzkum inteligence roje je silně ovlivněn biologickými systémy pozorovanými v přírodě, jako jsou mravenčí kolonie, hejna ryb, hejna ptáků atd.
Tyto druhy přírodních rojů obsahují jedince s velmi omezenými dovednostmi a malým obecným chápáním činnosti nebo komunity.
Vědci však prokázali, že tyto roje mohou vykazovat velmi složité a inteligentní skupinové chování díky místnímu kontaktu se svými nejbližšími sousedy a s tím spojeným přenosem informací.
Swarm robotics zahrnuje tyto vlastnosti a odhalení. Cílem je vytvořit roboty, kteří sami o sobě mají extrémně základní struktury a chování a nejsou schopni vykonávat požadovanou činnost.
Tito přímočarí roboti však komunikují a spolupracují jako skupina nebo roj, aby provedli požadovaný úkol, což má za následek vytvoření komplikovaného praktického chování roje.
Rojové roboty jsou v současnosti využívány jak ve vojenských, tak v průzkumných činnostech. Mohou se brzy objevit v odvětvích včetně těžby a zemědělství.
Jak roboti Swarm fungují?
Swarm roboti často měří mnohem méně než standardní autonomní roboti (ačkoli nejsou zdaleka tak malí jako nanobot).
Aby byl úkol splněn, musí roj robotů, jejichž velikost se může pohybovat od několika desítek až po více než tisíc, bezchybně spolupracovat.
Toho je dosaženo pomocí typu organizace známého jako „swarm intelligence“, která podporuje vysokou úroveň flexibility v systému složeném z mnoha jednotlivců, které však nikdo z nich nekontroluje.
To je založeno na biologických principech, které jsou pozorovány ve stádech určitého hmyzu, zvířat, hejnech ptáků a dokonce i hejnech ryb.
Rojoví roboti se v podstatě pokoušejí napodobit schopnosti těchto tvorů projevovat kolektivní aktivitu v reakci na vnější stimulaci a za účelem dokončení úkolu.
Vysoký stupeň redundance stroje umožňuje robotickému roji fungovat podobným způsobem, což znamená, že ztráta jednoho nebo dokonce několika robotů významně neovlivní schopnost roje fungovat jako celek.
Díky tomu mohou být rojové roboty široce rozmístěny v řadě situací a dynamicky se rozmístit, aby dokončili úkol navzdory výzvám, které jim stojí v cestě.
Charakteristika Swarm Robotů
- Roj robotů musí být soběstačný a schopný detekovat a reagovat na své okolí.
- Roj by měl být homogenní; může mít několik seskupení, ale nemělo by jich být příliš mnoho.
- Každý úkol, který má roj robotů jako jednotka splnit, musí být podporován dostatečným počtem robotů.
- Od všech robotů se vyžaduje, aby měli pouze místní snímací a komunikační schopnosti se sousedy svých partnerů v roji. To zajišťuje, že koordinace roje je rozšířena a že systém je škálovatelný.
- Každý robot v roji musí být neschopný a neefektivní s ohledem na dosažení svého primárního cíle; proto musí spolupracovat, aby byli úspěšní a zvýšili výkon.
Aplikace
Doufejme, že díky rojovým robotům budeme schopni vyřešit některé z nejnáročnějších problémů, kterým nyní čelíme. Mohou se přihlásit lidská kreativita téměř za jakýchkoliv okolností díky jejich schopnosti škálovat a přizpůsobit se jakémukoli prostředí.
Proběhlo například mnoho výzkumů v této oblasti jako potenciální strategie na podporu upadajících ekosystémů tváří v tvář změně klimatu a jiným přírodním katastrofám.
Rojová robotika má potenciál být rozšířena tak, aby produkovala syntetické včely a hmyz, který by mohl opylovat plodiny a další důležité rostliny, aby zajistil jejich přežití a odvrátil katastrofickou katastrofu.
Další možnou aplikační doménou rojové robotiky jsou úkoly, které je třeba dokončit v obrovských nebo nestrukturovaných lokalitách, kde neexistuje žádná infrastruktura, kterou by bylo možné využít ke správě robotů, jako je například nedostupná komunikační síť nebo globální lokalizační systém.
Pro tyto druhy úkolů lze použít roje robotů, protože mohou fungovat nezávisle bez pomoci jakékoli infrastruktury nebo vnější koordinace.
Podvodní nebo mimozemský planetární průzkum, monitorování, odminování a pátrání a záchrana je několik příkladů práce v nestrukturovaných a obrovských prostředích.
Navíc bylo navrženo, že techniky rojové robotiky by mohly být použity k téměř úplnému nahrazení konvenčních sil.
Ve formě autonomních dronů již roboty široce využívalo několik vzdušných sil po celém světě a americké námořnictvo experimentovalo s robotickými flotilami, které mohou okamžitě reagovat na hrozby.
Naštěstí pro tuto technologii existují jiné, mnohem benignější aplikace. Použití rojových robotů k řízení sítě pozemních nebo vzdušných vozidel nebo k vybudování robustní průzkumné mise by mohlo připravit cestu pro autonomní vozidla.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Stručně řečeno, Swarm Robotics se vyvíjí a roste a funkce jako autonomie robotů, decentralizované řízení, kapacita pro skupinové rozhodování, vysoká odolnost proti chybám atd. činí Swarm Robotics vhodným řešením pro řešení praktických problémů.
Budoucí využití rojové robotiky bude zahrnovat cílené doručování materiálu, přesné zemědělství, rojový 3D tisk, sledování, obranu, pátrací a záchranné operace a mnoho dalších.
Učinit výrobní proces roje ekonomicky životaschopným a vyvinout spolehlivý přístup pro konstrukci řídicího algoritmu pro každého člena roje jsou dva z klíčových problémů, které je třeba na cestě překonat.
Napsat komentář