Поделиться
Сообщества роботов "берут пример" с насекомых
Насекомые подсказали ученым немало ценных технических решений - в том числе, и разработчикам роботизированных систем. Планируется, что подобные системы будут использоваться для строительства обитаемых станций на Луне или Марсе, а также для спасательных работ. Группа ученых под руководством профессора университета в Альберте Хун Чжана (Hong Zhang) занимается разработкой так называемых «мульти-роботизированных систем» (Multi Robot Systems, MRS). Фактически это группы небольших роботов, которые передвигаются независимо друг от друга, но запрограммированы на выработку коллективных решений и совместное выполнение ряда задач. Этим они и напоминают таких общественных насекомых, как муравьи или пчелы.Именно поведение этих насекомых послужило основой для создания моделей, которые могут управлять действиями роботов в составе MRS, сообщает Physorg. Так, один из видов муравьев выполняет задачу строительства нового «гнезда» в три этапа: исследование, коммуникации с сородичами и получение согласия с «обязательствами» по строительству. Иными словами, сначала муравей ищет подходящее место для строительства, затем «рассказывает» о нем другим членам своей семьи и, в конечном счете, получает, путем «достижения консенсуса», их согласие на то, что предложенное место действительно подходит для создания нового жилища.
Ученые использовали специальный алгоритм, чтобы «картировать» такое поведение муравьев и создать на этой основе программу управления MRS. Успех такой работы зависит от способности отдельных роботов из группы выполнять различные задачи, включающие совместную транспортировку предметов и коллективное строительство. При этом используются алгоритмы коллективного принятия решений.
По мнению профессора Чжана, ключевое значение в данном случае имеет децентрализованный контроль за выполнением задачи. Ни один из роботов не является «начальником», но для выполнения задачи требуется принятие коллективного решения, что и делает группу роботов в MRS единым целым. Такие группы могут оказаться намного более эффективными, чем роботы-одиночки. Конечно, если они научатся «приходить к согласию».
Другая часть работы касалась исследования возможностей MRS в коллективном строительстве геометрических конструкций. Подобно муравьям и термитам, успешно решающим такие задачи в течение миллионов лет, у роботов не было точных чертежей будущего сооружения. Успех зависит от способности членов группы, – будь то семья общественных насекомых или MRS, - предоставлять друг другу надежную информацию.
В экспериментах с роботами использовались два подхода. В первом случае строительство велось на основе опыта – деятельность в прошлом служила для стимулирования и направления в нужную сторону деятельности в настоящем. Во втором случае использовались виртуальные «феромоны», наносившиеся на участки конструкции, к которым другие роботы, подчиняясь «химическому» сигналу, должны были добавлять новые элементы. При этом можно воссоздать такие локальные ощущения путем соответствующего программирования и системы обмена информацией между членами группы.
Возможные приложения в использовании MRS практически безграничны. Они могут применяться, например, для исследований и строительства обитаемых станций на Луне или на Марсе, для спасения людей при атаках террористов или природных катастрофах. При правильном программировании надежность MRS будет намного превосходить надежность одиночных роботов – даже если один или несколько членов группы выйдут из строя, оставшиеся смогут выполнить задачу. В любом случае изучение алгоритмов, управляющих поведением общественных насекомых, может подсказать много ценных решений.
Короткая ссылка
