Учени накараха хиляди роботи да се движат като жив организъм – с помощта само на формули

Какво представлява кривината и как тя ще може да ръководи цели армии от машини?

Учени предложиха нов подход за управление на екипи от роботи, който може да допринесе за развитието на роевия интелект – клон на изкуствения интелект, вдъхновен от поведението на птиците, рибите и пчелите. Подобна координация би могла да изиграе важна роля в спасителните мисии, наблюдението на природните бедствия и други области, в които се изисква бързо и съгласувано взаимодействие без централизиран контрол.

В природата тези механизми са показали забележителна ефективност и устойчивост. Птиците се събират на ята, за да намерят храна, рибите се подреждат в групи, за да избягат от хищниците, а пчелите образуват рояци, когато размножават своите колонии. Възпроизвеждането на тази самоорганизация в роботиката дълго време не беше възможно: изкуствените рояци оставаха твърде инертни, за да действат свободно. Според Матан Ях Бен Сион от университета „Радбауд“ един от основните проблеми е липсата на децентрализиран механизъм за управление, който да може да обедини автономните роботи в единна система.

В новото изследване е предложен прост геометричен модел, който работи на нов принцип. Учените въвеждат параметър, наречен кривина – вътрешно свойство, което кара робота да променя траекторията си под въздействието на външна сила. На всяко устройство е присвоена положителна или отрицателна стойност на тази величина и това определя дали то ще бъде привлечено от съседите си или, обратно, отблъснато. В резултат на това групата е в състояние да се организира в рояци, потоци или клъстери без външен контрол. Според Стефано Мартиняни от Нюйоркския университет именно кривината определя формата на колективното поведение и позволява то да бъде контролирано на ниво елементарни правила.

Експериментите показват, че новата схема работи не само при взаимодействие по двойки, но и при мащабиране до хиляди роботи. И принципът може да бъде вграден направо в механичния дизайн на устройството, вместо да се програмира чрез сложни алгоритми. Това открива възможност за прехвърляне на задачата за управление на рояците от областта на софтуера в сферата на материалознанието и инженерния дизайн.

Перспективите за приложение са впечатляващи. Геометричните правила с параметър на кривината могат да се използват в промишлените или логистичните роботи, както и в микроустройствата, предназначени за доставяне на лекарства в тялото. Простотата на изпълнение прави този подход подходящ за внедряване във физическите системи без необходимост от мощни изчислителни ресурси.

Развитието на роевата роботика върви с бързи темпове. През април H2 Clipper получи патент за използването на колективи от роботи в аерокосмическото производство, а група инженери от Пенсилвания предложи децентрализирана стратегия, при която миниатюрните машини се подреждат в сложни структури, реагирайки само на непосредственото си обкръжение. Новият параметър – кривината продължава тази линия на мислене и очертава още един път към създаването на рояци, които са сравними по гъвкавост и стабилност с естествените рояци.