Насыпь термита является моделью разработки насекомого. Некоторые – метры высоко и состоят из сложной сети тоннелей. Еще более впечатляющий, миллионы жуков сотрудничают для строительства насыпи, всех без проекта или диспетчера, говорящего им, что сделать. Роботы могли сделать то же?
Это – вопрос, которым теперь занялся Джастин Верфель, программист в Гарвардском университете Сегодня, он и его коллеги ввели компьютерную программу, выясняющую, как автономные роботы могут сделать определенные структуры, включая небольшие небоскребы и пирамиды, просто следующим тот же свод правил. Исследователи начали с малого, задав работу трем компактным роботам или кишечным глистам, с созданием одноэтажной, трехаспектной структуры все самостоятельно, работа, которую они закончили за 30 минут.Структура “является доказательством принципа, первого шага”, говорит Лорент Келлер, эволюционный биолог, использующий роботы для изучения социального поведения у насекомых в университете Лозанны в Швейцарии и кто не был вовлечен в работу. “Было бы интересно видеть, что что-то [построило], который более сложен”.Это – долгожданный первый шаг, как бы то ни было.
В 1995 исследователи предложили, чтобы такой подвиг мог бы быть возможным, говорят Дарио Флореано, roboticist в швейцарском федеральном Технологическом институте в Лозанне, не вовлеченном в работу. “Но это взяло почти за 20 лет до того, как это могло быть понято — с [этим] набором мобильных роботов”.Werfel и его коллеги предполагают автономные роботы, строящие барьеры мешка с песком для предотвращения затопления или выполнения других типов опасной работы, которую люди или не могли или предпочитать не делать сами. Их подход делает возможным использование многих простых роботов, любой из которых является отрывным, вместо того, чтобы полагаться на несколько сложных, где потеря можно было бы подвергнуть опасности проект.
Чтобы заставить роботы строить определенные структуры, Верфель думал о том, как термиты используют ограниченный репертуар поведений для строительства их насыпей. Он развил компьютерную программу, работающую назад от желаемой структуры, ломая ее строительство в ряд правил, что роботы неотступно следуют, какой способ переместить и где положить кирпичи. Заказ кладки кирпича не определяется, и при этом роботы не знают то, чего они достигли.
Вместо этого роботы регулируют то, что они делают на основе присутствия других роботов и кирпичей уже в их путях, Верфель и его коллеги сообщают онлайн сегодня в Науке и на годовом собрании AAAS, издателя Науки, в Чикаго, Иллинойс. Как их модели термита, роботы “не имеют явных инструкций сделать определенные вещи”, объясняет Верфель. “Каждый просто реагирует на то, с чем это сталкивается”.
Проверить, построила ли эта компьютерная программа и этот децентрализованный подход к строительным работам, инженер Гарварда Керстин Петерсен литр роботы размера коробки под названием Isis, Кали и Nargun, оборудованный четырьмя ногами колеса, названными либералами и передним погрузчиком, который мог взять и держать кирпичи пены приблизительно 4 сантиметра высотой на 21,5 квадратных сантиметра. Датчики позволяют кишечным глистам обнаружить черно-белый образец сетки на кирпичах, чтобы помочь им провести и ощутить присутствие периметра структуры и других роботов. Роботы продвигаются, назад, поворот и подъем вверх и вниз по одному шагу за один раз.Петерсен запрограммировал эти три робота с правилами, должен был сделать трайдент с 10 кирпичами (посмотрите видео).
Исследователи начали процесс путем установления трех кирпичей подряд и помещения белой стрелы на пол рядом с этими кирпичами. Каждый робот окружил кирпичи, пока он не нашел стрелу, побудившую его подниматься на стартовые кирпичи, поворачиваться для взятия кирпича, затем переместиться, и поворачивать так его мог поместить его кирпич в основу, и позже, в один из растущих зубцов трайдента. Тогда это спустилось вниз и кружилось, пока это еще раз не нашло, что стрела повторила цикл.
Роботы не знают, когда структура сделана — только, когда больше нет мест для помещения кирпичей — и они продолжают кружиться, пока они не заканчиваются батарею или выключены, говорит Петерсен.Работа “показывает, что с простым поведением, запрограммированным в роботы, Вы можете получить тип сделанного строительства”, говорит Келлер. “От их моделей они показывают, что с помощью подобных правил, у Вас могут быть более сложные структуры, которые могут быть построены”.Трайдент не очень сложен, но как Барбара Уэбб, указывает bioroboticist в Эдинбургском университете в Соединенном Королевстве, не связанном с работой, “всегда действительно трудно заставить эти вещи работать в реальном мире”. Действительно, Верфель говорит, что получение кишечных глистов до скорости для работы было вполне проблемой, поскольку роботы имеют тенденцию делать небольшие ошибки — они дрейфуют от курса и могут упасть со структуры, они не берут кирпич, и т.д. — которые складывают и должны быть исправлены.
Тем не менее, Флореано говорит, “бумага показывает, что роботы могут использоваться для строительства без глобального наблюдения, делая понятие применимым к окружающим средам, куда люди не могут пойти”.