Roboty budują jak termity

Maszyny skonstruowane na wzór owadów samodzielnie wznoszą skomplikowane konstrukcje - pisze Piotr Kościelniak.

Aktualizacja: 14.02.2014 13:03 Publikacja: 14.02.2014 08:24

Mogą działać w parach albo w stadach liczących tysiące egzemplarzy – osobników. Nie trzeba ich nadzorować ani w skomplikowany sposób programować. Wystarczy poinformować je, że chcemy, aby zbudowały np. wał przeciwpowodziowy. Albo most. O to, jak to zrobić, zatroszczą się same.

Wzorowane na owadach społecznych – termitach i mrówkach – roboty opracowali inżynierowie z Harvard School of Engineering and Applied Sciences oraz Wyss Intitute for Biologicaly Inspired Engineering Uniwersytetu Harvarda.

Maszyny systemu TERMES to na razie tylko prototypy, które mają dowieść, że proste mechanizmy działające w grupie mogą więcej niż skomplikowane, rozrośnięte systemy, które musi nadzorować człowiek.

Rezultaty pracy naukowcy zaprezentowali właśnie podczas spotkania American Association for the Advancement of Science (AAAS). Ich artykuł poświęcony TERMES publikuje dziś także pismo „Science".

Naukowcy zespołu, którym kierują Radhika Nagpal i Justin Werfel, nie ukrywają, że inspirowali się naturą. Podglądali termity budujące skomplikowane trójwymiarowe struktury – kopce. Bez planu, bez złożonej komunikacji. Kopiec był niszczony, owady umierały, ale konstrukcja tysiące razy większa niż budowniczowie rosła nadal.

To jedna z tych chwil, kiedy całość jest większa niż suma części. – Kiedy wiele jednostek działa jednocześnie – czy są to termity, pszczoły czy roboty, widzimy, jak pojawia się zachowanie, którego nie moglibyśmy przewidzieć, patrząc na pojedyncze części układu – mówi Werfel.

– Podstawową rzeczą, którą zaobserwowaliśmy u termitów, jest to, że można zrobić coś naprawdę skomplikowanego jako grupa pracująca bez nadzorcy – podkreśla Radhika Nagpal, kierująca programem robotów inspirowanych biologią Wyss Institute. – A po drugie, że można to zrobić bez ciągłych dyskusji.

W świecie biologii taka pośrednia forma komunikacji nazywana jest stygmergią. Wykorzystują ją m.in. owady, pozostawiając feromony. Roboty oczywiście nie pozostawiają żadnych chemicznych substancji, ale obserwują siebie nawzajem oraz rozmieszczenie „cegiełek".

– Normalnie na początku mamy projekt i dokładny plan, jak go wykonać – tłumaczy Werfel. – Później wychodzi majster i kieruje. Ale w świecie kolonii owadów instrukcji nie wydaje przecież królowa. Pojedynczy owad nie wie, co robią inne owady ani jaki jest ogólny stan konstrukcji.

Oprócz podstawowych reguł poruszania się, każdy robot wyposażany jest w „zasady ruchu", które determinują formę wznoszonej budowli. Nie jest to jednak precyzyjny plan rozmieszczenia każdego elementu, ale raczej zarys konstrukcji. Jak dokładnie to zrobić, „decydują" maszyny.

– Staraliśmy się tak zaprojektować roboty i materiały („cegiełki"), aby były minimalistyczne i tak niezawodne, jak to tylko możliwe – mówi Kristin Petersen z Harvarda.

Maszyny są wyposażone w cztery czujniki i tylko trzy silniczki elektryczne. Każdemu robotowi zaprogramowano jedynie kilka prostych zasad – jak podnieść i opuścić „cegiełkę", jak się poruszać do przodu i do tyłu, jak się obrócić i jak wspinać się po konstrukcji. Ruch przy budowie odbywa się tylko w jednym kierunku, a kiedy robot napotka ustawioną już „cegłę", kieruje się do następnego wyznaczonego punktu i opuszcza swoją.

– Pojedynczy robot może się zepsuć i wypaść z zespołu, ale reszta działa nadal – mówi Werfel. – Nie ma żadnego elementu, którego awaria może powstrzymać pracę.

Do czego takie maszyny mogą się przydać ludziom? Zakres zastosowań jest zdumiewająco szeroki.

– Długeterminowa wizja zakłada wykorzystanie zespołów robotów do budowy konstrukcji dla ludzi. Szczególnie w otoczeniu, które jest nieprzyjazne dla człowieka – na przykład pod wodą lub na innych planetach – prognozuje Justin Werfel. – A w krótszej perspektywie czasu   możemy budować na przykład wały przeciwpowodziowe z worków z piaskiem.

To nie pierwsza próba naśladownictwa organizacji pracy owadów. Zespół Nagpal ma już na koncie stworzenie roju robotów Kilobots. Na Uniwersytecie Harvarda trwają też prace nad latającymi miniaturowymi cyberpszczołami – RoboBees.

Mogą działać w parach albo w stadach liczących tysiące egzemplarzy – osobników. Nie trzeba ich nadzorować ani w skomplikowany sposób programować. Wystarczy poinformować je, że chcemy, aby zbudowały np. wał przeciwpowodziowy. Albo most. O to, jak to zrobić, zatroszczą się same.

Wzorowane na owadach społecznych – termitach i mrówkach – roboty opracowali inżynierowie z Harvard School of Engineering and Applied Sciences oraz Wyss Intitute for Biologicaly Inspired Engineering Uniwersytetu Harvarda.

Pozostało 88% artykułu
Materiał Promocyjny
Kod Innowacji - ruszył konkurs dla firm stawiających na nowe technologie w komunikacji z konsumentami
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nowe technologie
Prof. Zybertowicz: AI może potraktować ludzkość jak budowniczy autostrad traktują mrowiska