Keď armádne kolónie mravcov hľadajú v lese potravu alebo zásoby, často narážajú na geografické medzery, ktoré jednotlivé mravce nedokážu prekonať.
Preto stavajú mosty pomocou seba a nie pomocou vetvičiek alebo listov. Bez jasného vedúceho, ktorý by to mal na starosti, sa hmyz nejako rozhodne spojiť svoje telá, aby vytvorili živý most, ktorý niektorým mravcom umožní prejsť a dosiahnuť objekt.
Toto je inteligencia roja, často známa ako roj umelej inteligencie. Táto fráza sa vzťahuje na koordinované, decentralizované kolektívne správanie biologických alebo umelých činiteľov, ktorí konajú v zhode s cieľom dosiahnuť ciele.
Včely medonosné využívajú inteligenciu roja, keď vysielajú „skautské včely“, aby našli potenciálne nové kolónie. Keď vtáky migrujú do úkrytov a vytvárajú kŕdle, aby hľadali potravu, sú toho dokonalým príkladom.
Okrem toho ho ryby používajú na vytváranie húf, čo im dáva tisíce očí namiesto dvoch, aby dávali pozor na predátorov. Inými slovami, v číslach je sila a inteligencia.
Disciplína rojovej robotiky, ktorá sa snaží zostaviť skupiny základných robotov, ktoré spolupracujú autonómnym spôsobom pri vykonávaní úloh, ktoré by žiadny z jednotlivých robotov pravdepodobne nedokázal zvládnuť sám, je motivovaná týmto kolektívnym správaním zvierat.
Rojové roboty môžu vykonávať zložité úlohy bez toho, aby boli nákladné alebo veľmi sofistikované.
Namiesto toho môžu byť základné príkazy ako „postup smerom k svetelnému zdroju“ priradené algoritmom každému jednotlivému robotovi. Potom sa prostredníctvom interakcií robotov môže vyvinúť sofistikované správanie.
V iných situáciách však roboty prejavujú tieto vznikajúce vlastnosti ťažšie.
Tento článok podrobne preskúma rojovú robotiku vrátane jej charakteristík, aplikácií a ďalších.
Čo je Swarm Robotics?
Swarm robotics je štúdia o tom, ako jednoducho by sa dali postaviť roboty v štruktúre a správaní, aby sa zabezpečilo, že z miestnych interakcií medzi robotmi a interakcií medzi robotmi a ich prostredím vznikne žiaduce kolektívne správanie.
Rojová robotika, zjednodušene povedané, je využitie mnohých robotov, ktorí spolupracujú pri riešení problémov rozvíjaním výhodných štruktúr a správania, aké sa vyskytujú v prírodných systémoch, ako sú roje včiel, vtákov alebo rýb.
Myšlienky inteligencie roja, alebo kolektívneho správania decentralizovaných, samoorganizovaných systémov, sú základom praktickej disciplíny rojovej robotiky (prírodnej alebo umelej).
Výskum inteligencie roja je silne ovplyvnený biologickými systémami pozorovanými v prírode, ako sú kolónie mravcov, húfy rýb, kŕdle vtákov atď.
Tieto druhy prírodných rojov obsahujú jedincov s veľmi obmedzenými schopnosťami a malým všeobecným chápaním činnosti alebo komunity.
Vedci však ukázali, že tieto roje môžu vykazovať veľmi zložité a inteligentné skupinové správanie prostredníctvom lokálneho kontaktu s ich najbližšími susedmi a s tým spojeným prenosom informácií.
Swarm robotika zahŕňa tieto vlastnosti a odhalenia. Cieľom je vytvoriť roboty, ktoré samy o sebe majú extrémne základné štruktúry a správanie a nie sú schopné vykonávať požadovanú činnosť.
Tieto jednoduché roboty však komunikujú a spolupracujú ako skupina alebo roj, aby vykonali požadovanú úlohu, čo má za následok vytvorenie komplikovaného, praktického správania roja.
Rojové roboty sa v súčasnosti využívajú vo vojenských aj prieskumných činnostiach. Čoskoro môžu byť prítomné v odvetviach vrátane baníctva a poľnohospodárstva.
Ako fungujú roboty Swarm?
Rojové roboty často merajú oveľa menej ako štandardné autonómne roboty (hoci nie sú ani zďaleka také malé ako nanoboty).
Aby bola úloha splnená, roj robotov, ktorých veľkosť sa môže pohybovať od niekoľkých desiatok až po vyše tisíc, musí bezchybne spolupracovať.
Dosahuje sa to pomocou typu organizácie známej ako „swarm intelligence“, ktorá podporuje vysokú úroveň flexibility v systéme zloženom z mnohých jednotlivcov, ktorých nikto nekontroluje.
Je to založené na biologických princípoch, ktoré sa pozorujú v stádach určitého hmyzu, zvierat, kŕdľoch vtákov a dokonca aj kŕdľoch rýb.
Rojové roboty sa v podstate pokúšajú napodobniť schopnosti týchto tvorov prejavovať kolektívnu aktivitu v reakcii na vonkajšiu stimuláciu a s cieľom dokončiť úlohu.
Vysoký stupeň redundancie stroja umožňuje robotickému roju fungovať podobným spôsobom, čo znamená, že strata jedného alebo dokonca niekoľkých robotov výrazne neovplyvní schopnosť roja fungovať ako celok.
Vďaka tomu sú rojové roboty schopné rozsiahleho nasadenia v rôznych situáciách a dynamicky sa rozmiestňujú, aby dokončili úlohu napriek výzvam, ktoré sa im postavia do cesty.
Charakteristika rojových robotov
- Roj robotov musí byť sebestačný a schopný rozpoznať svoje okolie a reagovať naň.
- Roj by mal byť homogénny; môže mať viacero zoskupení, ale nemalo by ich byť nadmerné množstvo.
- Každá úloha, ktorú musí roj robotov ako jednotka vykonať, musí byť podporovaná dostatočným počtom robotov.
- Od všetkých robotov sa vyžaduje, aby mali iba miestne snímacie a komunikačné schopnosti so susedmi svojich partnerov v rojoch. To zaisťuje, že koordinácia roja je rozšírená a že systém je škálovateľný.
- Každý robot v roji musí byť neschopný a neefektívny vzhľadom na dosiahnutie svojho primárneho cieľa; preto musia spolupracovať, aby boli úspešní a zvýšili výkon.
použitie
Dúfajme, že budeme schopní vyriešiť niektoré z najnáročnejších problémov, ktorým teraz čelíme, vďaka rojovým robotom. Môžu sa prihlásiť ľudská tvorivosť takmer za akýchkoľvek okolností vďaka ich schopnosti škálovať a prispôsobiť sa akémukoľvek prostrediu.
Uskutočnilo sa napríklad množstvo výskumov ako potenciálnej stratégie na podporu zlyhávajúcich ekosystémov v súvislosti so zmenou klímy a inými prírodnými katastrofami.
Rojová robotika má potenciál byť rozšírená na produkciu syntetických včiel a hmyzu, ktoré by mohli opeľovať plodiny a iné dôležité rastliny, aby zabezpečili ich prežitie a odvrátili katastrofickú katastrofu.
Ďalšou možnou aplikačnou doménou rojovej robotiky sú úlohy, ktoré je potrebné vykonať na veľkých alebo neštruktúrovaných miestach, kde neexistuje infraštruktúra, ktorú by bolo možné využiť na riadenie robotov, ako je napríklad nedostupná komunikačná sieť alebo globálny lokalizačný systém.
Pre tieto druhy úloh možno použiť roje robotov, pretože môžu fungovať nezávisle bez pomoci akejkoľvek infraštruktúry alebo vonkajšej koordinácie.
Podvodný alebo mimozemský planetárny prieskum, monitorovanie, odmínovanie a pátranie a záchrana je niekoľko príkladov pracovných miest v neštruktúrovaných a obrovských prostrediach.
Okrem toho bolo navrhnuté, že techniky rojovej robotiky by sa mohli použiť na takmer úplné nahradenie konvenčných síl.
Vo forme autonómnych dronov už roboty vo veľkej miere využívalo niekoľko vzdušných síl po celom svete a americké námorníctvo experimentovalo s robotickými flotilami, ktoré dokážu okamžite reagovať na hrozby.
Našťastie existujú aj iné, oveľa priaznivejšie aplikácie pre túto technológiu. Použitie rojových robotov na riadenie siete pozemných alebo vzdušných vozidiel alebo na vybudovanie robustnej prieskumnej misie môže pripraviť cestu pre autonómne vozidlá.
záver
Stručne povedané, Swarm Robotics sa vyvíja a rastie a funkcie ako autonómia robotov, decentralizované riadenie, kapacita pre skupinové rozhodovanie, vysoká odolnosť voči chybám atď. robia Swarm Robotics vhodným riešením na riešenie praktických problémov.
Budúce využitie rojovej robotiky bude zahŕňať cielené doručovanie materiálu, presné poľnohospodárstvo, rojovú 3D tlač, sledovanie, obranu, pátracie a záchranné operácie a mnohé ďalšie.
Urobiť výrobný proces roja ekonomicky životaschopný a vyvinúť spoľahlivý prístup na zostavenie riadiaceho algoritmu pre každého člena roja sú dva z kľúčových problémov, ktoré je potrebné na ceste prekonať.
Nechaj odpoveď