Inhoudsopgave[Zich verstoppen][Laten zien]
Wanneer mierenkolonies van het leger het bos doorzoeken op zoek naar voedsel of voorraden, komen ze vaak geografische lacunes tegen die individuele mieren niet kunnen overbruggen.
Dus bouwen ze bruggen met zichzelf in plaats van met twijgen of bladeren. Zonder een duidelijke leider die de leiding heeft, besluiten de insecten op de een of andere manier hun lichamen samen te voegen om een levende brug te vormen waardoor sommige mieren kunnen passeren en het object kunnen bereiken.
Dit is zwermintelligentie, ook wel bekend als: zwerm kunstmatige intelligentie. De uitdrukking verwijst naar het gecoördineerde, gedecentraliseerde collectieve gedrag van biologische of kunstmatige agentia die samenwerken om doelen te bereiken.
Honingbijen gebruiken zwermintelligentie wanneer ze "verkenningsbijen" uitzenden om potentiële nieuwe kolonies te lokaliseren. Wanneer vogels naar slaapplaatsen migreren en koppels vormen om voedsel te zoeken, zijn ze daar het perfecte voorbeeld van.
Bovendien gebruiken vissen het om scholen te maken, waardoor ze duizenden ogen hebben in plaats van slechts twee om op roofdieren te letten. Met andere woorden, er is macht en intelligentie in aantallen.
De discipline van de zwermrobotica, die groepen basisrobots probeert te bouwen die op een autonome manier samenwerken om taken uit te voeren die een van de individuele robots waarschijnlijk niet alleen zou kunnen volbrengen, wordt gemotiveerd door dit collectieve dierlijke gedrag.
Zwermrobots kunnen gecompliceerde taken uitvoeren zonder duur of zeer geavanceerd te zijn.
In plaats daarvan kunnen basisrichtlijnen zoals "vooruitgang naar een lichtbron" door algoritmen aan elke individuele robot worden toegewezen. Dan, via de interacties van de robots, kan gesofisticeerd gedrag ontstaan.
Maar in andere situaties hebben robots het moeilijker om deze opkomende kenmerken te vertonen.
Dit artikel zal zwermrobotica nauwkeurig onderzoeken, inclusief de kenmerken, toepassingen en meer.
Wat is zwermrobotica?
Zwermrobotica is de studie van hoe eenvoudig in structuur en gedrag robots kunnen worden gebouwd om ervoor te zorgen dat een gewenst collectief gedrag ontstaat uit lokale interacties tussen de robots en interacties tussen de robots en hun omgeving.
Zwermrobotica, om het simpel te zeggen, is het gebruik van veel robots die samenwerken om problemen op te lossen door voordelige structuren en gedragingen te ontwikkelen zoals die te zien zijn in natuurlijke systemen zoals zwermen bijen, vogels of vissen.
De ideeën van zwermintelligentie, of het collectieve gedrag van gedecentraliseerde, zelfgeorganiseerde systemen, vormen de basis van de praktische discipline van zwermrobotica (natuurlijk of kunstmatig).
Onderzoek naar zwermintelligentie wordt sterk beïnvloed door biologische systemen die in de natuur voorkomen, zoals mierenkolonies, visscholen, zwermen vogels, enz.
Dit soort natuurlijke zwermen bevatten individuen met zeer beperkte vaardigheden en weinig algemeen begrip van de activiteit of de gemeenschap.
Onderzoekers hebben echter aangetoond dat deze zwermen zeer ingewikkeld en intelligent groepsgedrag kunnen vertonen door lokaal contact met hun naaste buren en de bijbehorende overdracht van informatie.
Zwermrobotica bevat deze kenmerken en onthullingen. Het doel is om robots te maken die op zichzelf extreem basale structuren en gedragingen hebben en niet in staat zijn om de vereiste activiteit uit te voeren.
Deze ongecompliceerde robots communiceren en werken echter samen als een groep of zwerm om de vereiste taak uit te voeren, wat resulteert in de vorming van gecompliceerd, praktisch zwermgedrag.
Zwermrobots worden momenteel gebruikt in zowel militaire als verkennende activiteiten. Ze kunnen binnenkort aanwezig zijn in sectoren als mijnbouw en landbouw.
Hoe werken Swarm-robots?
Zwermrobots meten vaak veel minder dan standaard autonome robots (hoewel lang niet zo klein als een nanobot).
Om een taak te voltooien, moet een zwerm robots, die in grootte kan variëren van enkele tientallen tot meer dan duizend, feilloos samenwerken.
Dit wordt bereikt met behulp van een soort organisatie die bekend staat als 'zwermintelligentie', die een hoge mate van flexibiliteit bevordert in een systeem dat uit veel individuen bestaat maar door geen van hen wordt bestuurd.
Dit is gebaseerd op biologische principes die worden waargenomen in kuddes van bepaalde insecten, dieren, zwermen vogels en zelfs scholen vissen.
Zwermrobots proberen in wezen de capaciteiten van deze wezens na te bootsen om een collectieve activiteit te vertonen als reactie op externe stimulatie en om een taak te voltooien.
Een hoge mate van machineredundantie zorgt ervoor dat een robotzwerm op een vergelijkbare manier kan werken, wat betekent dat het verlies van een of zelfs enkele robots het vermogen van de zwerm om als geheel te functioneren niet significant zal beïnvloeden.
Hierdoor kunnen zwermrobots uitgebreid worden ingezet in een reeks situaties en zichzelf dynamisch verspreiden om een taak te voltooien, ondanks de uitdagingen op hun pad.
Kenmerken van zwermrobots
- De robotzwerm moet zelfvoorzienend zijn en in staat zijn om zijn omgeving te detecteren en erop te reageren.
- De zwerm moet homogeen zijn; het kan verschillende groepen hebben, maar er mogen er niet te veel zijn.
- Elke taak die een zwerm robots als eenheid moet uitvoeren, moet worden ondersteund door een voldoende aantal robots.
- Alle robots moeten alleen lokale detectie- en communicatiemogelijkheden hebben met de buren van hun zwermpartners. Dit zorgt ervoor dat de coördinatie van de zwerm wordt verspreid en dat het systeem schaalbaar is.
- Elke robot in de zwerm moet incompetent en ineffectief zijn met betrekking tot het bereiken van zijn primaire doel; dus moeten ze samenwerken om succesvol te zijn en de prestaties te verbeteren.
Toepassingen
We zullen hopelijk enkele van de meest uitdagende problemen waarmee we momenteel worden geconfronteerd, kunnen oplossen dankzij zwermrobots. Ze kunnen solliciteren menselijke creativiteit aan bijna alle omstandigheden dankzij hun schaalbaarheid en aanpassing aan elke omgeving.
Er is bijvoorbeeld veel onderzoek gedaan naar het als een mogelijke strategie om falende ecosystemen te ondersteunen bij klimaatverandering en andere natuurrampen.
Zwermrobotica kan worden opgeschaald om synthetische bijen en insecten te produceren die gewassen en andere belangrijke planten kunnen bestuiven om hun overleving te verzekeren en een catastrofale catastrofe te voorkomen.
Taken die moeten worden voltooid op grote of ongestructureerde locaties waar er geen infrastructuur is die kan worden gebruikt om de robots te beheren, zoals geen toegankelijk communicatienetwerk of wereldwijd lokalisatiesysteem, zijn een ander mogelijk toepassingsdomein voor zwermrobotica.
Robotzwermen kunnen voor dit soort taken worden gebruikt, omdat ze onafhankelijk kunnen functioneren zonder de hulp van enige infrastructuur of externe coördinatie.
Onderwater of buitenaardse planetaire verkenning, monitoring, ontmijning en zoek- en reddingsacties zijn enkele voorbeelden van banen in ongestructureerde en enorme omgevingen.
Bovendien is gesuggereerd dat zwermrobottechnieken kunnen worden gebruikt om conventionele krachten bijna volledig te vervangen.
In de vorm van autonome drones zijn robots al op grote schaal gebruikt door verschillende luchtmachten over de hele wereld, en de Amerikaanse marine heeft geëxperimenteerd met robotvloten die onmiddellijk op bedreigingen kunnen reageren.
Gelukkig zijn er andere, veel meer goedaardige toepassingen voor deze technologie. De inzet van zwermrobots om een netwerk van grond- of luchtvoertuigen te beheren of om een robuuste verkenningsmissie te bouwen, kan de weg vrijmaken voor autonome voertuigen.
Conclusie
Samenvattend, Swarm Robotics ontwikkelt zich en groeit, en functies zoals robotautonomie, gedecentraliseerde besturing, de capaciteit voor groepsbesluitvorming, hoge fouttolerantie, enz. maken Swarm Robotics zeer geschikt voor het oplossen van praktische problemen.
Toekomstige toepassingen voor zwermrobotica zijn onder meer gerichte levering van materiaal, nauwkeurige landbouw, 3D-printen in zwermen, bewaking, verdediging, zoek- en reddingsoperaties en nog veel meer.
Het productieproces van de zwerm economisch levensvatbaar maken en een betrouwbare benadering ontwikkelen voor het construeren van het besturingsalgoritme voor elk lid van de zwerm zijn twee van de belangrijkste problemen die onderweg moeten worden overwonnen.
Laat een reactie achter