Ko vojaške kolonije mravelj po gozdu iščejo hrano ali zaloge, pogosto naletijo na geografske vrzeli, ki jih posamezne mravlje ne morejo premagati.
Zato gradijo mostove s samimi seboj in ne z vejicami ali listi. Brez jasnega odgovornega vodje se žuželke nekako odločijo, da združijo svoja telesa in tvorijo živ most, ki nekaterim mravljam omogoči prehod in dosežejo predmet.
To je inteligenca roja, pogosto znana kot roj umetne inteligence. Besedna zveza se nanaša na usklajeno, decentralizirano kolektivno vedenje bioloških ali umetnih dejavnikov, ki delujejo usklajeno za doseganje ciljev.
Medonosne čebele uporabljajo inteligenco roja, ko pošiljajo »čebele izvidnice«, da poiščejo potencialne nove kolonije. Ko se ptice selijo v zatočišča in tvorijo jate, da bi poiskale hrano, so odličen primer tega.
Poleg tega ga ribe uporabljajo za ustvarjanje jat, kar jim daje na tisoče oči namesto le dveh, da pazijo na plenilce. Z drugimi besedami, v številkah sta moč in inteligenca.
Disciplina rojevske robotike, ki poskuša zgraditi skupine osnovnih robotov, ki delajo skupaj na avtonomen način za izvajanje nalog, ki jih kateri koli od posameznih robotov verjetno ne bi mogel opraviti sam, je motivirana s tem kolektivnim vedenjem živali.
Swarm roboti lahko opravijo zapletene naloge, ne da bi bili dragi ali zelo sofisticirani.
Namesto tega lahko algoritmi vsakemu posameznemu robotu dodelijo osnovna navodila, kot je "napredovanje proti viru svetlobe". Nato se lahko z interakcijo robotov razvije prefinjeno vedenje.
Toda v drugih situacijah roboti težje pokažejo te nove značilnosti.
Ta članek bo natančno preučil robotiko rojev, vključno z njenimi značilnostmi, aplikacijami in še več.
Kaj je Swarm Robotics?
Robotika rojev je študija o tem, kako preprosto strukturo in obnašanje robotov bi lahko zgradili, da bi zagotovili, da zaželeno kolektivno vedenje izhaja iz lokalnih interakcij med roboti ter interakcij med roboti in njihovim okoljem.
Rojevska robotika, poenostavljeno povedano, je uporaba številnih robotov, ki sodelujejo pri reševanju problemov z razvojem ugodnih struktur in vedenj, kot so tista, ki jih vidimo v naravnih sistemih, kot so roji čebel, ptic ali rib.
Ideje o inteligenci rojev ali kolektivnem vedenju decentraliziranih, samoorganiziranih sistemov so temelj praktične discipline robotike rojev (naravne ali umetne).
Na raziskave inteligence rojev močno vplivajo biološki sistemi, ki jih vidimo v naravi, kot so kolonije mravelj, ribje jate, jate ptic itd.
Te vrste naravnih rojev vsebujejo posameznike z zelo omejenimi veščinami in malo splošnega razumevanja dejavnosti ali skupnosti.
Vendar pa so raziskovalci pokazali, da lahko ti roji kažejo zelo zapleteno in inteligentno skupinsko vedenje prek lokalnega stika s svojimi najbližjimi sosedi in s tem povezanim prenosom informacij.
Swarm robotika vključuje te značilnosti in razkritja. Cilj je ustvariti robote, ki imajo sami po sebi zelo osnovne strukture in vedenje ter niso sposobni opravljati zahtevane dejavnosti.
Ti preprosti roboti pa komunicirajo in sodelujejo kot skupina ali roj, da opravijo zahtevano nalogo, kar ima za posledico oblikovanje zapletenega, praktičnega vedenja roja.
Rojevi roboti se trenutno uporabljajo v vojaških in raziskovalnih dejavnostih. Morda bodo kmalu prisotni v sektorjih, vključno z rudarstvom in kmetijstvom.
Kako delujejo roboti Swarm?
Rojevi roboti pogosto merijo veliko manj kot standardni avtonomni roboti (čeprav niti približno tako majhni kot nanoboti).
Za dokončanje naloge mora brezhibno sodelovati roj robotov, ki jih je lahko v velikosti od nekaj deset do več kot tisoč.
To se doseže z vrsto organizacije, znano kot "inteligenca rojev", ki spodbuja visoko stopnjo prilagodljivosti v sistemu, sestavljenem iz številnih posameznikov, ki pa jih nobeden od njih ne nadzoruje.
To temelji na bioloških načelih, ki jih opazimo v čredah nekaterih žuželk, živali, jatah ptic in celo jatah rib.
Roboti rojev v bistvu poskušajo posnemati sposobnosti teh bitij, da prikažejo kolektivno aktivnost kot odgovor na zunanjo stimulacijo in da dokončajo nalogo.
Visoka stopnja strojne redundance omogoča robotskemu roju, da deluje na podoben način, kar pomeni, da izguba enega ali celo nekaj robotov ne bo bistveno vplivala na sposobnost roja, da deluje kot celota.
Zaradi tega je robote rojev mogoče obsežno razporediti v vrsto situacij in se dinamično porazdeliti, da dokončajo nalogo kljub izzivom, ki so na njihovi poti.
Značilnosti rojevih robotov
- Robotski roj mora biti samozadosten in sposoben zaznati svojo okolico in se nanjo odzvati.
- Roj mora biti homogen; lahko ima več skupin, vendar jih ne sme biti pretirano veliko.
- Vsako nalogo, ki jo mora opraviti roj robotov kot enota, mora podpirati zadostno število robotov.
- Vsi roboti morajo imeti samo lokalno zaznavanje in komunikacijske zmogljivosti s sosedi svojih partnerjev v roju. To zagotavlja, da je koordinacija roja razširjena in da je sistem prilagodljiv.
- Vsak robot v roju mora biti nesposoben in neučinkovit glede doseganja svojega primarnega cilja; zato morajo sodelovati, da bodo uspešni in povečali učinkovitost.
Aplikacije
Upamo, da bomo lahko rešili nekaj najzahtevnejših težav, s katerimi se trenutno soočamo, zahvaljujoč robotom rojev. Lahko se prijavijo človeška ustvarjalnost za skoraj vse okoliščine, zahvaljujoč njihovi zmožnosti prilagajanja vsakemu okolju.
Na primer, bilo je veliko raziskav o njem kot potencialni strategiji za podporo propadajočim ekosistemom zaradi podnebnih sprememb in drugih naravnih nesreč.
Robotika rojev ima potencial, da bi jo povečali za proizvodnjo sintetičnih čebel in žuželk, ki bi lahko opraševale pridelke in druge pomembne rastline, da bi zagotovile njihovo preživetje in preprečile katastrofalno katastrofo.
Naloge, ki jih je treba opraviti na velikih ali nestrukturiranih lokacijah, kjer ni infrastrukture, ki bi jo bilo mogoče uporabiti za upravljanje robotov, na primer brez dostopnega komunikacijskega omrežja ali globalnega lokalizacijskega sistema, so še ena možna aplikacijska domena za robotiko rojev.
Robotski roji se lahko uporabljajo za te vrste nalog, saj lahko delujejo neodvisno brez pomoči kakršne koli infrastrukture ali zunanje koordinacije.
Podvodno ali zunajzemeljsko raziskovanje planetov, spremljanje, razminiranje ter iskanje in reševanje je nekaj primerov delovnih mest v nestrukturiranih in ogromnih okoljih.
Poleg tega je bilo predlagano, da bi se tehnike robotike rojev lahko uporabile za skoraj popolno zamenjavo običajnih sil.
V obliki avtonomnih brezpilotnih letal je robote že veliko uporabljalo več letalskih sil po vsem svetu, ameriška mornarica pa je eksperimentirala z robotskimi flotami, ki se lahko takoj odzovejo na grožnje.
Na srečo obstajajo druge, veliko bolj benigne aplikacije za to tehnologijo. Uporaba rojevih robotov za upravljanje omrežja zemeljskih ali zračnih vozil ali za izgradnjo robustne raziskovalne misije bi lahko utrla pot avtonomnim vozilom.
zaključek
Če povzamemo, Swarm Robotics se razvija in raste, zaradi funkcij, kot so robotska avtonomija, decentraliziran nadzor, zmožnost skupinskega odločanja, visoka toleranca napak itd., je Swarm Robotics zelo primeren za reševanje praktičnih težav.
Prihodnja uporaba robotike rojev bo vključevala ciljno dostavo materiala, natančno kmetovanje, 3D-tiskanje rojev, nadzor, obrambo, operacije iskanja in reševanja in še veliko več.
Narediti proizvodni proces roja ekonomsko upravičenega in razviti zanesljiv pristop za konstruiranje nadzornega algoritma za vsakega člana roja sta dva ključna problema, ki ju je treba premagati na tej poti.
Pustite Odgovori