Нашестя ройових роботів: Як маленькі роботи вирішуватимуть великі проблеми

Вони вже давно серед нас. Крихітні мікроботи, які працюють разом, щоб боротися з хворобами, знайти загубленого солдата або навіть побудувати нову споруду, з’являлися в науково-фантастичних фільмах, таких як “Особлива думка” в минулому. І кілька компаній, в тому числі IBM і HP, показали, як кілька маленьких роботів можуть спілкуватися один з одним для виконання завдання.

Тепер гарвардські дослідники розробили кілобота – крихітного робота, який коштує всього 14 доларів і спілкується за допомогою інфрачервоного випромінювання. Головна відмінність: сотні або навіть тисячі кілоботів можуть виконувати складні завдання. У майбутньому ці боти можуть стати основою для швидкого складання прототипів. Уявіть собі тисячі кілоботів, які будують міст чи навіть хмарочос, або входять у зону бойових дій, щоб один за одним знаходити ворожі об’єкти та виводити з ладу зброю.

Майк Рубенштейн – постдокторський науковий співробітник, який працює в дослідницькій групі самоорганізаційних систем в Гарвардському університеті. Він пояснив, що крихітні боти використовують два вібраційні двигуни для пересування, а спілкуються з іншими ботами, посилаючи інфрачервоне світло на поверхню – вони знають місцезнаходження інших ботів, зчитуючи інтенсивність світла.

За його словами, головна відмінність між деякими попередніми ройовими ботами і кілобітом полягає в тому, що нові боти є справжніми роботами: Вони працюють разом, а не просто слідують заздалегідь визначеним маршрутом. Вони більше схожі на роботів-пилососів, ніж на машинки на дистанційному управлінні, які просто виконують команди оператора. У випадку з Roomba, бот має достатньо інтелекту, щоб моніторити навколишнє середовище, шукаючи перешкоди та використовуючи тисячі алгоритмів для пошуку оптимального маршруту.

“Основне короткострокове застосування – це тестування алгоритмів рою на великомасштабній робототехнічній системі”, – говорить Рубенштейн. “Ми можемо запрограмувати їх на рух і взаємодію з сусідніми роботами. Існує багато варіантів поведінки, поки що ми працювали над пошуком їжі і розвідкою”.

За словами Рубенштейна, він може уявити собі майбутній сценарій, коли боти будуть використовуватися для військових операцій. Команда вже розробила дорожню карту під назвою Termes, яка показує, як кілоботи можуть будувати тривимірні структури. Команда працює над широкомасштабним розгортанням кілоботів. Рубенштейн також передбачає використання ботів для освіти, що він називає “груповою навігацією транспортних засобів” і для екологічного картографування – техніки, яка наближає до того, як виглядатиме регіон після корозії або після наслідків зміни клімату.

Медичні сценарії

Ще одним прикладом масової взаємодії рою ботів є так звані “частинки ніндзя”, які розробляє IBM. Ці крихітні полімерні боти працюють як клітина вашого тіла – вони містять електричний заряд і притягуються до інфекційних агентів в організмі, як магніт. Лікарі могли б використовувати частинки-ніндзя, які автономно працюють в організмі, щоб знайти рану і почати відновлювати пошкоджені клітини.

“Як тільки ці полімери контактують з водою в організмі або на тілі, вони самозбираються в наноструктуру, яка призначена для націлювання на мембрани бактерій на основі електростатичної взаємодії і прориву через їх клітинні мембрани і стінки. Фізична природа цієї дії не дозволяє бактеріям розвивати стійкість до цих наночастинок”, – говорить Джим Хедрік, дослідник з IBM.

“Ці агенти не дають бактеріям розвинути стійкість до ліків, фактично прориваючись крізь клітинну стінку і мембрану бактерій, що є принципово іншим способом атаки у порівнянні з традиційними антибіотиками”, – говорить Хедрік. Концепція рою, подібна до тієї, яку розробляє Рубенштейн, означає, що кожен окремий полімер не може виконати свою місію самостійно, а повинен працювати з іншими агентами для боротьби з інфекцією та змінювати клітини в організмі.

Цікаво, що, за словами Хедріка, частинки ніндзя можуть бути використані і в комерційних цілях, а не тільки в медичній сфері або в дослідницьких лабораторіях. За його словами, наноструктури можуть бути вбудовані в мило для рук, дезодорант, серветки для столу і дезінфікуючі засоби для боротьби з інфекціями. Вони також можуть бути використані для боротьби з основними інфекціями, такими як туберкульоз і захворювання легенів. Після того, як частинки запрограмовані, вони виконують свою “місію”, а потім природним чином розчиняються.

Сценарії майбутнього

Рубенштейн не наважувався теоретизувати про майбутні сценарії розвитку кілоботів. Проте, легко уявити, як ройові боти можуть стати частиною нашого повсякденного життя. Чи не призведе це до мікроармагеддону, коли тисячі ботів будуватимуть мости, знаходитимуть інфекції або вестимуть битви – це вже інше питання. Проте, ідея сенсорів у фізичних об’єктах вже є реальністю.

Один з прикладів – баскетбольний м’яч 94Fifty, який продається за ціною близько $3,000. М’яч містить датчик, який зв’язується з програмним забезпеченням для аналізу кидка гравця. Програмне забезпечення може бути використане для навчання нових гравців механіці кидків, а дані можуть бути використані для цілої команди для аналізу того, як вони грають у гру і як покращити свої здібності. Цей аналіз “вулика”, який вже є реальністю, показує, як вбудовані датчики можуть працювати разом в команді.

Ройові боти використовують схожу концепцію: Вони можуть бути вбудовані у фізичні об’єкти, спілкуватися один з одним, а потім повідомляти про свою діяльність на центральний сервер.

Це особливо цікаво в сценарії на полі бою. Ройові боти можуть працювати як новий iRobot 110 FirstLook, бот швидкого розгортання, який ви кидаєте на землю.

Бот витримує падіння з висоти 15 футів і є водонепроникним на глибині до 3 футів. Хоча це не мікробот (кожен FirstLook має довжину близько десяти дюймів і важить п’ять фунтів), він може працювати як вулик, подібно до того, як програмісти розробили рій пилососів iRobot Roomba для прибирання великих територій. Нещодавно ми спостерігали, як два Roomba працювали разом, щоб пропилососити кімнату, уникаючи один одного і спілкуючись, щоб закінчити роботу з прибирання вдвічі швидше.

Боти FirstLook вже використовують інфрачервоне світло для пошуку маршрутів на полі бою. Хоча вони ще не працюють автономно і не спілкуються один з одним, легко уявити, як такі боти можуть координувати розвідувальну місію на ворожій території.

Дрони Swarmbot можуть виконувати завдання спостереження, як це показано в майбутній грі Ghost Recon: Future Soldier від Ubisoft, забезпечуючи розвідку, яка гарантує безпеку солдатів. Звичайно, ці сценарії майбутнього можуть здатися науковою фантастикою. Існують питання щодо вартості кожного бота на полі бою, і військові чиновники стримано ставляться до використання роботів у бойових ситуаціях через моральні наслідки (люди мають здатність приймати кращі імпульсивні рішення). Сьогодні військові боти використовуються переважно для розвідки поля бою.

Проте, як і в будь-якій сфері робототехніки, це зміниться в міру вдосконалення штучного інтелекту. Ройові боти можуть бути запрограмовані на груповий захист від збоїв, який буде сильнішим, ніж у окремого бота. Їх можна буде відправляти в зону бойових дій для пошуку поранених солдатів, ремонту техніки і навіть виведення з ладу ворожої зброї.

Поки що технологія ройових ботів перебуває на ранній стадії розвитку. Поки що кілобот є найкращим прикладом, який демонструє, як недорогий бот може виконувати прості завдання і працювати разом в орді. Чи призведе це до появи рою ботів, які зможуть косити траву, лагодити паркан або будувати фортецю на дереві у вас на задньому дворі, поки що невідомо.

Рекомендації редакції

• Наступне велике відкриття в науці вже у вашій кишені
• 10 жінок-винахідниць, які назавжди змінили світ
• Майбутнє автоматизації: Роботи йдуть, але вони не заберуть вашу роботу
• Зустрічайте Ксеноботів: Живі, біологічні машини, які можуть зробити революцію в робототехніці
• Цей сферичний робот у стилі BB-8 створений для дослідження лавових печер на Місяці

• Особливості
• HBO Max
• Що буде далі: Як технології допомагають суспільству відкритися після коронавірусу

Source: digitaltrends.com