Kui armee sipelgakolooniad otsivad metsast toitu või varusid, puutuvad nad sageli kokku geograafiliste lünkadega, mida üksikud sipelgad ei suuda ületada.
Seega ehitavad nad sildu pigem iseennast, mitte oksi või lehti. Ilma selge juhita otsustavad putukad kuidagi oma kehad kokku ühendada, et moodustada elav sild, mis võimaldab mõnel sipelgatel objektist mööduda ja selleni jõuda.
See on sülemintelligents, mida sageli nimetatakse tehisintellekti sülem. See fraas viitab bioloogiliste või tehislike ainete koordineeritud, detsentraliseeritud kollektiivsele käitumisele, mis tegutsevad eesmärkide saavutamiseks kooskõlastatult.
Mesilased kasutavad sülemi luureandmeid, kui saadavad välja luuremesilased potentsiaalsete uute kolooniate leidmiseks. Kui linnud rändavad öömajadesse ja moodustavad toidu otsimiseks karju, on nad selle suurepärane näide.
Lisaks kasutavad kalad seda parvede loomiseks, mis annab neile kahe silma asemel tuhandeid, et jälgida röövloomi. Teisisõnu, arvudes peitub jõud ja mõistus.
Sülemirobootika distsipliin, mis püüab moodustada põhirobotite rühmi, mis töötavad koos autonoomselt, et täita ülesandeid, mida ükski üksikutest robotitest ilmselt üksi ei suudaks täita, on ajendatud sellistest loomade kollektiivsest käitumisest.
Sülemrobotid suudavad täita keerulisi ülesandeid, ilma et need oleksid kulukad või väga keerukad.
Selle asemel võivad algoritmid määrata igale üksikule robotile põhijuhised, nagu "valgusallika poole liikumine". Seejärel võib robotite suhtluse kaudu areneda keerukas käitumine.
Kuid muudes olukordades on robotitel raskem neid esilekerkivaid omadusi näidata.
Selles artiklis uuritakse põhjalikult sülemrobootikat, sealhulgas selle omadusi, rakendusi ja palju muud.
Mis on Swarm Robotics?
Sülemirobootika on uuring selle kohta, kui lihtsa struktuuri ja käitumisega roboteid saab ehitada, et tagada soovitud kollektiivne käitumine robotite vahelisest kohalikust koostoimest ning robotite ja nende keskkonna vastastikusest mõjust.
Lihtsamalt öeldes on sülemrobootika kasutamine paljude robotite koostöös probleemide lahendamiseks, arendades välja soodsaid struktuure ja käitumisviise, nagu on näha looduslikes süsteemides nagu mesilaste, lindude või kalade sülemid.
Sülemi intelligentsuse ideed või detsentraliseeritud, iseorganiseerunud süsteemide kollektiivne käitumine on sülemrobootika (loodusliku või tehisliku) praktilise distsipliini aluseks.
Süleme intelligentsuse uurimist mõjutavad tugevalt looduses nähtavad bioloogilised süsteemid, nagu sipelgakolooniad, kalaparved, linnuparved jne.
Seda tüüpi looduslikud sülemid sisaldavad isendeid, kellel on väga piiratud oskused ja vähesed üldised arusaamad tegevusest või kogukonnast.
Kuid teadlased on näidanud, et need sülemid võivad oma lähimate naabritega kohaliku kontakti ja sellega seotud teabe edastamise kaudu avaldada väga keerulist ja intelligentset rühmakäitumist.
Swarm robootika sisaldab neid omadusi ja ilmutusi. Eesmärk on luua roboteid, millel on omaette ülimalt elementaarne struktuur ja käitumine ning mis ei ole võimelised vajalikku tegevust ellu viima.
Need sirgjoonelised robotid aga suhtlevad ja töötavad koos rühma või sülemina, et täita vajalikku ülesannet, mille tulemuseks on keerulise praktilise sülemikäitumise kujunemine.
Sülemiroboteid kasutatakse praegu nii sõjalises kui ka uurimistegevuses. Need võivad peagi esineda sektorites, sealhulgas kaevandamises ja põllumajanduses.
Kuidas Swarmi robotid töötavad?
Sülemirobotid mõõdavad sageli palju vähem kui tavalised autonoomsed robotid (kuigi mitte peaaegu nii väikesed kui nanobotid).
Ülesande täitmiseks peab laitmatult koostööd tegema parv roboteid, mille suurus võib ulatuda mõnekümnest üle tuhandeni.
See saavutatakse teatud tüüpi organisatsioonide abil, mida tuntakse "sülemintellektina", mis soodustab paljudest isikutest koosneva süsteemi kõrget paindlikkust, kuid mida ükski neist ei kontrolli.
See põhineb bioloogilistel põhimõtetel, mida täheldatakse teatud putukate, loomade, linnukarjade ja isegi kalaparvede puhul.
Sülemirobotid püüavad sisuliselt jäljendada nende olendite võimet näidata kollektiivset tegevust vastuseks välisele stimulatsioonile ja ülesande täitmiseks.
Masina kõrge liiasuse tase võimaldab robotsülmil töötada sarnasel viisil, mis tähendab, et ühe või isegi mõne roboti kadumine ei mõjuta oluliselt sülemi kui terviku toimimist.
Seetõttu on sülemroboteid võimalik laialdaselt rakendada erinevates olukordades ja dünaamiliselt hajutada, et ülesanne täita, hoolimata nende teele seatud väljakutsetest.
Sülemirobotite omadused
- Robotsülm peab olema isemajandav ning suuteline ümbritsevat tuvastama ja sellele reageerima.
- Sülem peaks olema homogeenne; sellel võib olla mitu rühma, kuid neid ei tohiks olla liiga palju.
- Iga ülesannet, mida robotite sülem on vaja üksusena täita, peab toetama piisav arv roboteid.
- Kõik robotid peavad omama ainult kohalikke tuvastus- ja sidevõimalusi oma sülemipartnerite naabritega. See tagab, et sülemi koordinatsioon on hajutatud ja süsteem on skaleeritav.
- Iga sülemi kuuluv robot peab olema oma peamise eesmärgi saavutamisel ebakompetentne ja ebaefektiivne; seega peavad nad edu saavutamiseks ja jõudluse suurendamiseks koostööd tegema.
Rakendused
Loodetavasti suudame tänu sülemirobotidele lahendada mõned kõige keerulisemad probleemid, millega praegu silmitsi seisame. Nad saavad taotleda inimese loovust peaaegu igas olukorras tänu nende võimele mastaapida ja kohaneda mis tahes keskkonnaga.
Näiteks on seda palju uuritud kui potentsiaalset strateegiat ebaõnnestunud ökosüsteemide toetamiseks kliimamuutuste ja muude looduskatastroofide taustal.
Sülemirobootikat on võimalik laiendada, et toota sünteetilisi mesilasi ja putukaid, kes võivad tolmeldada põllukultuure ja muid olulisi taimi, et tagada nende ellujäämine ja hoida ära katastroofiline katastroof.
Ülesanded, mida tuleb täita tohututes või struktureerimata kohtades, kus puudub infrastruktuur, mida saaks robotite haldamiseks kasutada, näiteks puudub juurdepääsetav sidevõrk või globaalne lokaliseerimissüsteem, on sülemerobootika teine võimalik rakendusvaldkond.
Seda tüüpi ülesannete jaoks võib kasutada robotparvesid, kuna need võivad töötada iseseisvalt ilma igasuguse infrastruktuuri või välise koordineerimiseta.
Veealune või maaväline planeetide uurimine, seire, demineerimine ning otsingud ja päästetööd on mõned näited töökohtadest struktureerimata ja tohututes keskkondades.
Lisaks on tehtud ettepanek, et sülemrobootika tehnikaid võib kasutada tavaliste jõudude peaaegu täielikult asendamiseks.
Autonoomsete droonide näol on roboteid juba laialdaselt kasutanud mitmed õhuväed üle kogu maailma ning USA merevägi on katsetanud robotlaevastike, mis suudavad ohtudele koheselt reageerida.
Õnneks on selle tehnoloogia jaoks ka teisi, palju healoomulisemaid rakendusi. Sülemirobotite kasutamine maa- või õhusõidukite võrgustiku haldamiseks või jõulise uurimismissiooni ehitamiseks võib sillutada teed autonoomsete sõidukite loomisele.
Järeldus
Kokkuvõtteks võib öelda, et Swarm Robotics areneb ja kasvab ning sellised funktsioonid nagu roboti autonoomia, detsentraliseeritud juhtimine, grupiotsuste tegemise võime, kõrge veataluvus jne muudavad Swarm Robotics praktiliste probleemide lahendamiseks hästi sobivaks.
Sülemirobootika edaspidised kasutusalad hõlmavad sihipärast materjali kohaletoimetamist, täpset põlluharimist, sülemi 3D-printimist, seire-, kaitse-, otsingu- ja päästeoperatsioone ning palju muud.
Sülemi tootmisprotsessi majanduslikult elujõuliseks muutmine ja usaldusväärse lähenemisviisi väljatöötamine iga sülemi liikme juhtimisalgoritmi koostamiseks on kaks peamist probleemi, mis tuleb sellel teel ületada.
Jäta vastus