Сам по себе муравей делает то, что может: крошечный размер, не исключительный интеллект и так далее. И тем не менее, вы это знаете: когда муравьи действуют группой, они могут добиться потрясающих результатов. Это знает и Гарвард, где исследователи разработали роботов, способных воспроизводить совместное поведение муравьев для самостоятельного решения сложных задач.
Помощь! Они захватят нас!
Прежде чем паниковать, подумайте об этом. В конце концов, даже муравьи основаны на алгоритмах. Поведенческие алгоритмы, если быть точным. Фактически, каждый муравей выполняет свою роль, не думая о конкретной задаче, а следуя ряду «инстинктов», которые ведут его к удивительным инженерным результатам, таким как создание подземных туннелей или строительство мостов. Как муравьи так идеально координируют свои действия? Они общаются друг с другом через антенны и оставляют следы феромонов, чтобы делиться информацией и ориентироваться.
Исследование: этап первый
Команда Гарварда начала свое исследование с привлечения муравьев к первому мелкомасштабному эксперименту. Они поместили их в своего рода круглое ограждение, окруженное мягкой стеной из песка. Да, тюрьма, вы угадали.
Поначалу муравьи двигались хаотично, но вскоре некоторые из них начали разбросанными местами копаться в стенах: потом вдруг волшебство. Полное стратегическое изменение.
Муравьи начали больше взаимодействовать в определенных областях. Иными словами, они стали встречаться именно в этих конкретных местах «обмена информацией». Затем это заставило их работать вместе в одной конкретной точке и вырыть туннель большего размера, из которого они «сбежали». Совместная работа, организация работы, достижение цели. Хорошо, там биомиметика есть что-то новое, чтобы научить нас.
Фаза вторая: рождаются Рэнты, роботы-муравьи.
Из наблюдения за первым экспериментом исследователи начали получать элементы для создания математических моделей, описывающих поведение муравьев. А от моделей перешли к созданию RAnts, роботизированных «муравьев» с поведением настоящих.
Чтобы общаться друг с другом, РАНты не испускали химические феромоны, а оставляли световые поля, или «фоторомоны», которые становились ярче по мере прохождения роботов.
Рэнты запрограммированы следовать трем простым правилам: во-первых, следовать градиенту фотохромного поля. Во-вторых, избегайте других роботов, где плотность поля высока. В-третьих, подбирайте препятствия там, где плотность была высокой, и перемещайте их в области с низкой плотностью.
Результат? Правила, реализованные в RAnts, позволяли им сотрудничать так же, как муравьям. Когда их тоже поместили «в тюрьму», роботы быстро поняли, что лучший способ сбежать — это работать вместе, чтобы сосредоточиться на одной точке побега.
Посмотреть на себя.
Муравьи-роботы, к чему они могут привести?
Представьте, что у вас есть армия простых, но трудолюбивых роботов, способных выполнять сложные задачи, работая идеально синхронно — как рой муравьев. Вот что стало возможным благодаря этой новой технике.
Гарвардская команда, автор исследования, утверждает, что этот метод можно использовать в более широком масштабе, задействуя сотни роботов для различных целей. Более того, такая система позволила бы завершить работу даже в случае выхода из строя некоторых роботов.
«Мы показали, как совместная работа может начинаться с простых правил поведения. Подобный метод можно применять для решения даже очень сложных задач, таких как строительство, поиск, спасение и оборона», — говорит он. С Ганга Прасат, соавтор исследования.
Исследование было опубликовано в журнале eLife. Я связываю это с вами здесь. И будьте осторожны, чтобы не оставить крошек вокруг.
