×
Рой роботов, способный к самоорганизации

Молекулы, образующие регулярные кристаллы. Клетки, создающие ткани. Муравьи, строящие плоты, чтобы переправиться через воду. Птицы, сбивающиеся в стаи, чтобы преодолеть расстояния. Все это примеры самоорганизующихся систем.

 

Уже не один десяток лет ученые бросают вызов природе, пытаясь воссоздать подобные системы в лабораторных условиях. О новом достижении экспериментаторов рассказал arstechnica.com.

 

Группа ученых из Гарвардского университета представила рой из 1024 роботов, которые способны к самоорганизации. Размер робота сопоставим с размером монетки. Конструкция робота - это три тонких ножки-палочки и два моторчика, с помощью которых устройство, благодаря вибрации, может перемещаться. Но главное – роботы могут “общаться” друг с другом.

 

Взаимодействие осуществляется посредством ИК-излучения и сигналов состояния, которое определяется цветом светодиода. Также у каждого есть датчик измерения освещенности. Набор этих средств коммуникации позволяет килоботам (название происходит от числа 1024) самостоятельно образовывать различные 2D-фигуры: “звезда”, “гаечный ключ”, буква “k”. На видео, представленном Гарвардом, видно, как килоботы проделывают все эти движения.

 

 

Ученые и раньше пытались создать самоорганизующиеся системы из роботов, однако их число в рое не превышало до этого 100 единиц. Чтобы создать рой из большего числа, ученым пришлось кардинальным образом пересмотреть устройство отдельного робота и способы их взаимодействия друг с другом.

 

Нужно было, например, придумать, как зарядить 1000 килоботов или одновременно перепрограммировать их на выполнение новой задачи. Очевидно, что делать это вручную, нажимая кнопку на каждом роботе, не представлялось возможным. Решение, тем не менее, было найдено.

 

Теперь зарядка килоботов происходит посредством их расположения между двумя проводящими поверхностями. А перепрограммирование осуществляется беспроводным способом. Информация об эксперименте поступает на контроллер, расположенный сверху килобота.

 

Одним из важных достижений разработчиков является создание алгоритма, который позволяет устройствам даже с очень ограниченными возможностями, но способным к коммуникации, самоорганизовываться и создавать фигуры, необходимые пользователю.

 

Любопытно, что в алгоритме предусмотрен и сценарий взаимопомощи. Если во время выполнения задания какой-то из роботов выйдет из строя – его подменит работающий коллега.

 

Данные исследования открывают новые возможности для изучения самоорганизующихся систем в природе. Гипотеза о самоорганизации как процессе упорядочения элементов в системе за счет внутренней динамики высказывалась еще в XVI веке французским философом Рене Декартом. Сегодня процессы самоорганизации изучаются практически во всех научных дисциплинах от физики и химии до социологии и философии.