BOBbots: roboți simpli, algoritmi inteligenți

Când senzorii, comunicația, memoria și calculul sunt eliminate dintr-un set simplu de roboți, anumite seturi de sarcini complexe pot fi îndeplinite în continuare folosind caracteristicile fizice ale roboților, o caracteristică pe care o echipă de cercetători condusă de Georgia Tech o numește „încarnarea sarcinilor”. ” ”Credit: Shengkai Li, Georgia Tech

Oricine are copii știe că, deși controlul unui copil poate fi dificil, controlul prea multor simultan poate fi aproape imposibil. A face ca turmele de roboți să lucreze colectiv poate fi la fel de provocator, cu excepția cazului în care cercetătorii coregrafează cu atenție interacțiunile lor – cum ar fi avioanele de antrenament – folosind componente și algoritmi din ce în ce mai sofisticați. Dar ce se poate realiza în mod fiabil atunci când roboții în mână sunt simpli, inconsecvenți și nu au o programare sofisticată pentru un comportament coordonat?

O echipă de cercetători condusă de Dana Randall, profesor de informatică ADVANCE și Daniel Goldman, profesor de fizică la familia Dunn, ambii la Georgia Institute of Technology, au încercat să demonstreze că chiar și cei mai simpli roboți pot îndeplini sarcini dincolo de capacitățile lor. una, sau chiar unele dintre ele. Scopul îndeplinirii acestor sarcini cu ceea ce echipa a numit „roboți muti” (în esență, particule granulare în mișcare) și-a depășit așteptările, iar cercetătorii raportează că pot elimina toți senzorii, comunicațiile, memoria și calculul – și, în loc de aceasta, să realizeze o serie de sarcini prin utilizarea caracteristicilor fizice ale roboților, o caracteristică pe care echipa o numește „încarnarea sarcinilor”.

Bahnisikha Dutta

Bahnisikha Dutta, student absolvent la Georgia Tech, face parte dintr-o echipă de cercetare interdisciplinară care creează și studiază roboți magnetici. Credit: Allison Carter, Georgia Tech

Echipa BOBbots, sau „comportament, organizare, bâzâit de roboți”, care au fost numiți după pionierul fizicii granulare Bob Behringer, sunt „la fel de tâmpiți”, explică Randall. „Șasiul lor cilindric are perii vibrante dedesubt și magneți liberi la periferia lor, făcându-i să petreacă mai mult timp în locuri cu mai mulți vecini.” Platforma experimentală a fost completată de simulări precise pe computer conduse de studentul la fizică Georgia Tech Shengkai Li, ca o modalitate de a studia aspecte ale sistemului nepotrivite pentru a studia în laborator.

În ciuda simplității robotilor BOB, cercetătorii au descoperit că, pe măsură ce roboții se mișcă și se ciocnesc unul cu celălalt, „se formează agregate compacte care sunt capabile să curete colectiv resturile care sunt prea grele pentru a mișca doar unul”, potrivit Goldman. „Deoarece majoritatea oamenilor construiesc roboți din ce în ce mai complexi și mai scumpi pentru a asigura coordonarea, am vrut să vedem ce sarcini complexe pot fi realizate cu roboți foarte simpli”.

Echipa de căutare BOBbots

Dana Randall, Daniel Goldman și Bahnisikha Dutta lucrează împreună pentru a crea roboți magnetici. Această fotografie a fost făcută în 2019 la Georgia Tech ca parte a unui studiu de cercetare anterior. Credit: Allison Carter, Georgia Tech

Munca lor, așa cum a fost raportată la 23 aprilie 2021, în jurnal Progrese în știință, a fost inspirat de un model teoretic al particulelor în mișcare pe o tablă de șah. O abstracție teoretică cunoscută sub numele de sistem de particule auto-organizat a fost dezvoltată pentru a studia cu strictețe un model matematic al robotilor BOB. Folosind ideile din teoria probabilităților, fizica statistică și algoritmii stochastici, cercetătorii au reușit să demonstreze că modelul teoretic suferă o schimbare de fază pe măsură ce crește interacțiunile magnetice – schimbându-se brusc de la clustere împrăștiate la compacte mari, similare schimbărilor de fază, în comun sisteme zilnice, cum ar fi apa și gheața.

„Analiza riguroasă nu numai că ne-a arătat cum să construim BOBbots, dar a dezvăluit și o consistență inerentă a algoritmului nostru care a permis ca unii roboți să fie defecți sau imprevizibili”, notează Randall, care servește și ca profesor de științe. Calculator și profesor asistent de matematică la Georgia Tech.

Referință: „Programarea particulelor active coezive granulate cu modificări de fază induse mecanic” de Shengkai Li, Bahnisikha Dutta, Sarah Cannon, Joshua J. Daymude, Ram Avinery, Enes Aydin, Andréa W. Richa, Daniel I. Goldman și Dana Randall, 23 Aprilie 2021, Progrese în știință.
DOI: 10.1126 / sciadv.abe8494

Colaborarea se bazează pe experimente și simulări proiectate și de Bahnisikha Dutta, Ram Avinery și Enes Aydin de la Georgia Tech, precum și de lucrări teoretice de Andrea Richa și Joshua Daymude de la Universitatea de Stat din Arizona și Sarah Cannon de la Claremont McKenna College, care este un proaspăt absolvent de Georgia Tech.

Această lucrare face parte dintr-o Inițiativă Multidisciplinară de Cercetare Universitară (MURI) finanțată de Oficiul de Cercetare al Armatei (ARO) pentru a studia elementele de bază ale calculelor de urgență și ale inteligenței colective.

Finanțare: Această lucrare a fost susținută de Departamentul Apărării sub zidul ZIDUL nr. W911NF-19-1-0233 și din prețuri NSF DMS-1803325 (SC); CCF-1422603, CCF-1637393 și CCF-1733680 (AWR); CCF-1637031 și CCF-1733812 (DR și DIG); și CCF-1526900 (DR).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.