Tartalomjegyzék[Elrejt][Előadás]
Amikor a hadsereg hangyatelepei élelem vagy készlet után kutatnak az erdőben, gyakran olyan földrajzi hiányosságokra bukkannak, amelyeket az egyes hangyák nem tudnak leküzdeni.
Tehát hidakat építenek magukból, nem pedig gallyakból vagy levelekből. Egyértelmű vezető nélkül a rovarok valahogy úgy döntenek, hogy egyesítik testüket, hogy élő hidat képezzenek, amely lehetővé teszi, hogy néhány hangyát áthaladjanak és elérjék a tárgyat.
Ez a raj intelligencia, amelyet gyakran úgy is neveznek raj mesterséges intelligencia. A kifejezés a biológiai vagy mesterséges ágensek összehangolt, decentralizált kollektív viselkedésére utal, amelyek összehangoltan működnek a célok elérése érdekében.
A mézelő méhek a rajok intelligenciáját használják, amikor „felderítő méheket” küldenek ki, hogy megtalálják a potenciális új kolóniákat. Amikor a madarak az üdülőhelyekre vándorolnak, és rajokat alkotnak, hogy táplálékot keressenek, ők a tökéletes példák erre.
Ezenkívül a halak rajok létrehozására használják, így kettő helyett több ezer szemük van, hogy figyeljenek a ragadozókra. Más szóval, a számokban hatalom és intelligencia van.
A rajrobotika tudományágát, amely alapvető robotok csoportjait próbálja felépíteni, amelyek autonóm módon együttműködve olyan feladatokat hajtanak végre, amelyeket az egyes robotok egyike sem tudna egyedül elvégezni, ezek a kollektív állati viselkedések motiválják.
A rajrobotok bonyolult feladatokat tudnak végrehajtani anélkül, hogy költségesek vagy nagyon kifinomultak lennének.
Ehelyett az olyan alapvető direktívákat, mint az „előrelépés a fényforrás felé”, algoritmusok rendelhetik hozzá minden egyes robothoz. Ezután a robotok interakciói révén kifinomult viselkedések alakulhatnak ki.
Más helyzetekben azonban a robotok nehezebben mutatják meg ezeket a megjelenő jellemzőket.
Ez a cikk alaposan megvizsgálja a rajrobotikát, beleértve annak jellemzőit, alkalmazásait és egyebeket.
Mi az a Swarm Robotics?
A rajrobotika azt tanulmányozza, hogy milyen egyszerű felépítésű és viselkedésű robotokat lehet építeni annak biztosítására, hogy a robotok közötti helyi interakciókból, valamint a robotok és környezetük közötti interakciókból kívánatos kollektív viselkedés alakuljon ki.
A rajrobotika leegyszerűsítve azt jelenti, hogy sok robot dolgozik együtt a problémák megoldásán, előnyös struktúrák és viselkedési formák kialakításával, mint amilyenek a természetes rendszerekben, például méhrajokban, madarakban vagy halakban.
A rajintelligencia gondolatai vagy a decentralizált, önszerveződő rendszerek kollektív viselkedése képezik a rajrobotika (természetes vagy mesterséges) gyakorlati tudományának alapját.
A rajok intelligenciájával kapcsolatos kutatásokat nagymértékben befolyásolják a természetben látható biológiai rendszerek, például hangyatelepek, halrajok, madárrajok stb.
Az ilyen típusú természetes rajok olyan egyedeket tartalmaznak, akik nagyon korlátozott képességekkel rendelkeznek, és kevés általános megértéssel rendelkeznek a tevékenységről vagy a közösségről.
A kutatók azonban kimutatták, hogy ezek a rajok nagyon bonyolult és intelligens csoportviselkedést mutathatnak a legközelebbi szomszédaikkal való helyi kapcsolattartás és az ehhez kapcsolódó információátadás révén.
A Swarm robotika magában foglalja ezeket a jellemzőket és kinyilatkoztatásokat. A cél olyan robotok létrehozása, amelyek önmagukban rendkívül alapvető felépítéssel és viselkedéssel rendelkeznek, és nem képesek a szükséges tevékenység elvégzésére.
Ezek az egyszerű robotok azonban csoportként vagy rajként kommunikálnak és együttműködnek a szükséges feladat elvégzése érdekében, ami bonyolult, gyakorlatias rajviselkedés kialakulását eredményezi.
A rajrobotokat jelenleg katonai és felfedező tevékenységekben is használják. Hamarosan jelen lehetnek olyan ágazatokban, mint a bányászat és a mezőgazdaság.
Hogyan működnek a Swarm robotok?
A rajrobotok gyakran sokkal kevesebbet mérnek, mint a hagyományos autonóm robotok (bár közel sem olyan kicsik, mint egy nanobot).
Egy feladat elvégzéséhez a néhány tucattól az ezer feletti méretig terjedő robotrajnak hibátlanul együtt kell működnie.
Ez a „rajintelligencia” néven ismert szervezeti típus segítségével valósítható meg, amely nagyfokú rugalmasságot tesz lehetővé egy sok egyénből álló rendszerben, amelyet azonban egyikük sem irányít.
Ez olyan biológiai elveken alapul, amelyeket bizonyos rovarcsordákban, állatokban, madárrajokban, sőt halrajokban is megfigyelnek.
A rajrobotok lényegében megpróbálják utánozni e lények azon képességét, hogy kollektív tevékenységet mutassanak ki külső ingerekre válaszul és egy feladat elvégzése érdekében.
A gépek nagyfokú redundanciája lehetővé teszi, hogy egy robotraj hasonló módon működjön, vagyis egy vagy akár néhány robot elvesztése nem befolyásolja jelentősen a raj egészének működését.
Emiatt a rajrobotok széles körben bevethetők számos szituációban, és dinamikusan eloszthatják magukat a feladat elvégzése érdekében, az útjukba kerülő kihívások ellenére.
A rajrobotok jellemzői
- A robotrajnak önellátónak kell lennie, és képesnek kell lennie a környezet érzékelésére és reagálására.
- A rajnak homogénnek kell lennie; lehet több csoportosítása is, de ezeknek nem szabad túlzott mennyiségben lenniük.
- Minden egyes feladatot, amelyet egy robotrajnak egységként kell elvégeznie, megfelelő számú robotnak kell támogatnia.
- Minden robotnak csak helyi érzékelési és kommunikációs képességekkel kell rendelkeznie a rajpartnerei szomszédaival. Ez biztosítja a raj koordinációját, és a rendszer méretezhetőségét.
- A rajban lévő minden robotnak alkalmatlannak és hatástalannak kell lennie elsődleges céljának elérésében; így együtt kell működniük a sikeresség és a teljesítmény növelése érdekében.
Alkalmazási területek
Remélhetőleg a rajrobotoknak köszönhetően meg tudjuk oldani a jelenleg előttünk álló legnagyobb kihívást jelentő problémákat. Pályázhatnak az emberi kreativitás szinte minden körülményre, köszönhetően méretezési és bármilyen környezethez való alkalmazkodási képességüknek.
Például rengeteg kutatás foglalkozott vele, mint potenciális stratégiával, amellyel a klímaváltozással és más természeti katasztrófákkal szembeni tönkremeneteli ökoszisztémákat támogatni lehet.
A rajrobotikában megvan a lehetőség arra, hogy olyan szintetikus méheket és rovarokat állítsanak elő, amelyek beporozhatják a terményeket és más fontos növényeket, hogy biztosítsák túlélésüket és elkerüljék a katasztrófát.
A rajrobotika másik lehetséges alkalmazási területét jelentik azok a feladatok, amelyeket hatalmas vagy strukturálatlan helyeken kell elvégezni, ahol nincs a robotok kezelésére használható infrastruktúra, például nincs elérhető kommunikációs hálózat vagy globális lokalizációs rendszer.
A robotrajok használhatók ilyen jellegű feladatokra, mivel önállóan működhetnek, bármilyen infrastruktúra vagy külső koordináció nélkül.
A víz alatti vagy földönkívüli bolygókutatás, megfigyelés, aknamentesítés, kutatás és mentés néhány példa a strukturálatlan és hatalmas környezetben végzett munkákra.
Ezenkívül felmerült, hogy a rajrobotika technikái szinte teljesen helyettesíthetik a hagyományos erőket.
Az autonóm drónok formájában a robotokat már számos légierő széles körben használta világszerte, az amerikai haditengerészet pedig olyan robotflottákkal kísérletezett, amelyek azonnal reagálnak a fenyegetésekre.
Szerencsére vannak más, sokkal jóindulatúbb alkalmazások is ennek a technológiának. A rajrobotok alkalmazása a földi vagy légi járművek hálózatának kezelésére vagy egy robusztus felderítő küldetés felépítésére kikövezheti az utat az autonóm járművek előtt.
Következtetés
Összefoglalva, a Swarm Robotics fejlődik és növekszik, és az olyan funkciók, mint a robot autonómia, a decentralizált vezérlés, a csoportos döntéshozatali képesség, a magas hibatűrés stb., a Swarm Roboticsot alkalmassá teszik gyakorlati problémák megoldására.
A rajrobotika jövőbeni felhasználási területei közé tartozik majd a célzott anyagszállítás, a precíz gazdálkodás, a rajok 3D-s nyomtatása, a megfigyelés, a védelem, a kutatási és mentési műveletek és még sok más.
A raj gyártási folyamatának gazdaságilag életképessé tétele és megbízható megközelítés kidolgozása a raj minden egyes tagjához tartozó vezérlő algoritmus létrehozásához – ez a két kulcsprobléma, amelyet le kell küzdeni az út során.
Hagy egy Válaszol