A robotok úgy tettek, mintha termeszek lennének, és házat építenek • Elena Naimark • Tudományos hírek a "Elemekről" • Biomechanika, entomológia

A robotok úgy tettek, mint a termeszek és egy házat építettek

Három robot építi a "téglák" várát. Ez a hármasság központosított vezetés nélkül képes a legösszetettebb struktúrák kiépítésére. Ábra. a kérdéses cikkből tudomány

A monumentális termitmezők építésével kapcsolatos megfigyelések arra ösztönözték a tudósokat, hogy különleges építési robotokat hozzanak létre. Ezek a robotok, mint a termeszek, megfosztották a központosított irányítástól, és egyszerű magatartási szabályok vezérelték, amelyek itt "és most" relevánsak. A robotok érzékelték más robotok jelenlétét és az épület téglák halmainak helyzetét, és képesek voltak manipulálni a téglákat, felállítani a szükséges épületeket. Tehát a tudósok kimutatták, hogy összetett feladatok elvégezhetők önállóan működtető egységek segítségével, amelyek a helyi helyzetben orientálódnak, és ugyanolyan egyszerű viselkedési szabályokkal rendelkeznek.

A Wiss Institute of Harvard Egyetem három szakembere tervezte az építésre szánt robotokat. Igaz, ezek a robotok jobban hasonlítottak a játékokra, és igazi nagy emeléseket kellett építeniük, nem annyira, mint az alternatív irányítási rendszerek lehetőségeit.

Úgy néz ki, mint egy robot építője.Paraméterei 17 × 11 × 12 cm, súlya 800 g, a részleteket 3D-s nyomtatókon készítik el. Oldalnézet: 1 – három sugaras kerekek, amelyek alkalmasak az akadályok leküzdésére és a lépések felfelé és lefelé történő mozgatására; 2 – megragad téglákat, amelyek egy téglát emelnek ki egy közös halomból és kirakják a helyére; 3 – téglák fogantyúi; 4, 5 – infravörös érzékelők, felismerik a fekete-fehéret, becsülik felfelé és lefelé a távolságot; 6 – Ultrahangos érzékelők (ezt a rendszert a tervezők a denevérek, nem pedig a termeszek veszik körül). Három autonóm motor hajtja végre az építkezést, a töltés másfél óráig tart. A 21,5 × 21,5 × 4,5 cm méretű "tégla" és a 200 g tömegű poliuretánhab, 16 neodímiummágnesgel minden felületen (8); az alak a robot kezeire igazodik (7, 9-11). A tárgyalt cikk további anyagainak rendszere

Ezek a miniatűr robotok képesek voltak a különleges téglák épületének lehajlására, de tevékenységük nagyon különbözött az összes korábbi modell munkájától. Képzeld el a házépítés folyamatát. Először az építész rajzot készít, majd a dolgozók bérlésre kerülnek, ismeretekkel ellátott munkatársat rendelnek hozzá, aki képes olvasni a rajzot és felügyelni a dolgozókat.Ezután megkezdődik az építés, a dolgozók készségeiknek megfelelően egymást követő műveleteket hajtanak végre, az elöljáró megpróbálja optimalizálni a folyamatot. Az épület ereje és kényelme az építész tehetségeitől és az előadó és az előadók tapasztalatától és lelkiismeretétől függ.

De van még egy módja annak, hogy építsen valamit. Ezt társadalmi rovarok, például termeszek valósítják meg. Nem rendelkeznek az eredeti tervvel, amelyet a fő termesz építész tervezett, ők nem rendelkeznek központi irányítással az elöljáró személyében. Csak egyéni rovarok végeznek egyszerű építési műveleteket. Nem a vezetõ parancsok vezetik õket, hanem olyan viselkedési szabályokat, amelyek megfelelnek az itt és mostani helyzetnek. Tevékenységeik teljes mértékben függenek a jelenlegi helyzettől, milyen műveletekkel végeztek munkatársaik az előző szakaszban. Ezt a koordinációs alapelvet stigmergikusnak nevezik (lásd Stigmergy). Ennek eredményeképpen a termeszek olyan struktúrákkal rendelkeznek, amelyek nem kevésbé fenségesek, mint az emberi felhőkarcolók. Ők létrehozzák őket, annak ellenére, hogy nincs gondosan kidolgozott terv és központi irányítás.

A termeszek a sivatagban hasonlítanak a városra.A termeszek különböző telepei saját "építészeti stílussal" rendelkeznek, amelyet genetikailag közvetítenek (lásd: N. Mizumoto, K. Matsuura, 2013. A cső kolónia-specifikus felépítése); az épületek nagyon erősek, kiválóan szellőződnek, a szükséges hőtechnikai módot belülről tartják. Fotók www.outdoors.ru

A Harvard tervezõi úgy döntöttek, hogy robotjaiknak "thermite" építési módját alkalmazzák. Megakadályozták a központosított vezérlő robotokat a "főszámítógép" nevében, és helyettük egy egyszerű viselkedési szabályt adtak nekik. Ezeket a szabályokat a jelenlegi helyzet diktálta: más robotok jelenléte, a már elhelyezett téglák elhelyezkedése. Ezen robotok is mereven rögzítettek, "ösztönös" készségeket és szabályokat. Vettek, felemelték és csökkentették a téglákat, előre-hátra csúsztak, fordultak és forgattak tengelyük körül, felmásztak egy lépéssel, és lemegyek egy lépéssel lefelé. Csak az óramutató járásával megegyező irányba mozdultak el, hogy ne keletkezzenek forgalmi dugók az úton. Továbbá tilos volt téglát megkötni, ha téglából már jobbra és balra már téglával rendelkeztek: ez a szabály úgy volt beállítva, hogy ne korlátozza a robot mozgathatóságát, mivel ebben az esetben a robot nem tudott megfordulni.Ha csak egy lépcső van a közelben, fel lehet tüntetni az emeletre; ellenkező esetben a robot nem lesz képes a toronyból kiszállni. Lehet-e ezekkel a szabályokkal felszerelt robotok egy házat építeni?

A robotok számára tiltott műveletek. A – ha egy tégla hézagszélessége van, akkor téglát nem lehet behelyezni; ellenkező esetben a robot elakadhat. B – Csatlakoztassa a téglákat lehetőleg jobbra és balra a már megtervezett első téglából (szürke); az eredmény egy sor. C – egy ilyen ciklus nem működhet, hiszen ebben az esetben a robotnak két szomszédos résen belül egy téglát kell beillesztenie. D – a robot nem tud ilyen magas folyosókat felépíteni, mert egy fordulóban van. A tárgyalt cikk további anyagainak rendszere

Három hibakereső robotot kaptak, és elkezdték felépíteni (a folyamatot itt forgatták). Építõrobotok kúsztak a háromlépcsõrökön, óvatosan elkerülve egymást, a téglákkal és téglákkal teli, lépcsõkön át, és alaposan megmegyek, téglákat raktak olyan módon, hogy csak megértsék – és most már a Chichen-Itza piramis kész … de Empire State Building.

Az Empire State Building modell egymást követő szakaszai. Ábra. a kérdéses cikkből tudomány

Hangsúlyozni kell, hogy a termeszektől eltérően a tervezők megkérdezték a robotoktól a kívánt végeredményt. Ezt a térbeli koordináták valósították meg, amelyet téglával kell kitölteni. (Az igazat megvallva nem tudjuk, hogy a termeszeknek van-e ötlete a végeredményről.) Ha nincs beállítva, akkor a robotok elágazó szerkezetűek lesznek, egyfajta eltérõ utak labirintusai … A készülék teljesen a szabályok és tilalmak és a jelenlegi helyzet függvénye (ahol amely már épült). A szerzők megjegyzik, hogy ezeket az elveket az emberek építik a városok építésébe. Mindenesetre, a robotok egy olyan elöljáró nélkül jöttek, akik jeleznék, hogy kinek és hol mozogni, és kinek és hova kell elhelyezni a téglát. Összeférhették a feladatot, és minden alkalommal új módon építették meg a szükséges konstrukciókat.

Egy ilyen rendszer, ahogyan azt az alkotók rámutatják, egyszerű: minden robot egyforma viselkedési szabályokat kapott. Megvan a szükséges szituációs rugalmasság, és a végeredmény mindig valahogy megvalósul.Fontos, hogy a rendszer egyidejűleg mentesüljön a központosított menedzsment hiányosságaitól, amikor túl sok információt kell elemeznie, és egyidejűleg megtalálja az összes létező elem optimális megoldását. Az autonóm módon működő robotok ilyen rendszere kiváló lehetőséget kínál az objektumok építésére a távoli területeken vagy veszélyes helyzetekben. Ennek megvalósításához azonban sok technikai problémát kell megoldani, de mégis. Ráadásul az elméleti filozófusokra is gondolni kell: itt vannak a központosított és decentralizált irányítás elvei, és az egyszerű szabályok összegének kiszámíthatatlansága komplex rendszerekben …

Forrás: Justin Werfel, Kirstin Petersen, Radhika Nagpal. A kollektív viselkedés megtervezése a Termite-inspirált Robot Construction Team-ben // tudomány. 2014. V. 343. P. 754-758.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: