Kilobots: самоорганизующаяся система из 1024 мини-роботов



    Еще в 2011 году на Хабре появилась небольшая заметка о мини-роботах, которые могут довольно неплохо действовать сообща (под чутким руководством команды исследователей из Гарварда). Разработчики исследуют на этих миниатюрных роботах возможность создания серьезных самоорганизующихся систем, способных выполнять полезные задачи (исследование условий окружающей среды, удаление вредных веществ, исследование территорий после природных и техногенных катастроф).

    Ранее система показывала неплохие результаты, но разработчики могли управлять 10-100 роботами одновременно, не более. Теперь команда достигла очередного успеха: самоорганизовать удалось уже более 1000 роботов, если быть точным, то 1024. Сами роботы называются Kilobots (собственно, все логично).



    Каждый из роботов представляет собой устройство диаметром примерно 3 сантиметра, которое запитывается от 3,4В аккумулятора. У роботов есть три жестко зафиксированных ножки с двумя вибромоторами между ножками (ножки не движутся, движение осуществляется за счет моторчиков).

    Между собой роботы общаются посредством инфракрасных сигналов, которые воспринимаются всеми ближайшими соседями робота, испустившего сигнал. Поведение этих устройств чем-то похоже на поведение муравьев: ученые даже смогли добиться перетаскивания крупных объектов группой таких роботов. Думаю, все видели, как муравьи несут крупную гусеницу: поначалу хаотичное движение, где каждый тянет в свою сторону, превращается в целенаправленное движение в сторону муравейника. Так и с роботами — они за пару минут «понимают», что и куда нужно нести, и тащат свою ношу, показывая довольно эффективные результаты.

    По словам разработчиков, поведенческая модель роботов ограничена четырьмя типами команд: выстраивание в группу, образование градиента, расчет расстояния от начальной точки и локализация. Кроме того, каждый микроробот следит за положением своих ближайших соседей — это сделано для того, чтобы роботы не образовывали «кучу малу», наталкиваясь и переворачивая друг друга.

    Сейчас 1024 робота, как и было показано выше, могут создавать любую сложную фигуру, заданную оператором. Основой системы всегда служит несколько микророботов (4 единицы), указывающих начальную точку построения, а все остальные роботы группируются уже вокруг единого центра.

    Via + cnet
    Поделиться публикацией

    Комментарии 32

      +5
      так это же печенюхи из м\ф «Гадкий я»
        0
        «Роботы в движухе! Посмотри как пляшут!»
        +8
        Эх, ну почему же Kilobots, а не Kibibots? Их же 1024! :(
          +7
          а мне сначала показалось Killbots
            +3
            и включаться они будут с помощью Killswitch
            +2
            Потому, что у тру-компьютерщиков килограмм ВСЕГДА равен 1024 граммам, что-бы там не твердили производители хардов и стандартизаторы!
            Так было, так есть и так будет! Во имя килобайта, мегабайта и гигабайта! Окей!
            +4
            На 0:48 я прочитал «ЖКХ»
              0
              Реформа ЖКХ.
              +11
              Честно сказать, как-то не впечатлило. Конечно, на уровне университета — например, научной работы, какой-нибудь — но можно было сделать гораздо лучше. У этих исследователей в кармане вся мощь ИИ — основным постулатом которого являются рациональные действия, а не иммитация живой природы.

              Не вижу абсолютно никакого прорыва — просто группа роботов передвигается и строит фигуры. Вот если бы они использовали сложные алгоритмы для построения этих фигур, рассчитанные в реальном времени — это да. А тут — пустяк, они почти по очереди строятся в ряд. Хотелось бы, чтобы, вместо нерационального построения (каждый робот обходит всех существующих), они передвигались сообща — т.е. более рациональным образом.
                0
                Согласен, двигаются красиво, но не рационально. Но думаю, что это пока просто тестовый проект, предполагаю в будущем они сделают рациональное движение.
                  0
                  Надеюсь, дальше будет лучше. Пока что, похоже, с 2011 года они не особо-то и продвинулись :)
                  0
                  Я не думаю, что истинные цели тут озвучены, огромные деньги выделяет оборонка, под конкретные задачи, а «перетаскивание гусеницы» скорее всего малая верхушка айсберга.
                    +7
                    Почему вы считаете имитацию живой природы иррациональной? Для совместного одновременного движения роботов необходимо держать информацию о передвижении каждого бота в удаленном узле. При работе в опасных условиях (а именно это, насколько я понял, предполагается главным назначением ботов) это может быть рискованно. Подобное же движение гораздо более безопасно: при гибели бота задача все равно выполняется. А вариант хранить пути всех ботов в каждом боте — это уже совсем иррационально; при более-менее сложной задаче и большем количестве ботов это может потребовать астрономического количества ресурсов, вдобавок необходимо каким-то образом проводить перерасчет траектории в случае отказа одного из ботов для всех остальных.
                      +2
                      Я не говорил, что живая природа иррациональна. Я написал, что истинная цель ИИ не в имитации живой природы, но в создании рациональных алгоритмов работы. Когда человек создавал самолет, он не иммитировал движения крыльев птицы, а оптимизировал их.

                      В условиях опасной ситуации каждая секунда на счету. Или вы думаете, что здание не обрушится, пока роботы медленно не построятся по одному? :) Здесь как-раз общее движение роботов поможет выполнению поставленной цели.

                      Опять же, если алгоритм будет рационален, то гибель даже сотни ботов можно предугадать и оптимизировать движения так, чтобы потери роботов не имели значения для общей массы и выполнения миссии. Кстати, я не предлагал хранить пути всех ботов в каждом боте.

                      В общем, с 2011 по 2014 года ребята просто предложили решение «в лоб» с минимальной реализацией задумки. Полагаю, это можно сравнить с… сортировкой пузырьковым методом. Да, это работает; да, эта сортировка не дает сбоев; однако, эффективность подобного метода слабо заметна.

                        +1
                        Сомневаюсь, что эти ребята будут чинить здания — для таких задач, конечно, эти алгоритмы вряд ли подходят. Но в статье о таких задачах речи и не идет, там указаны гораздо менее требовательные к времени задачи, но не менее опасные — исследование, например, жерла вулкана или радиоактивной зоны. Вы не всегда сможете обеспечить нормальную связь с «материнским кораблем» для ботов в таких условиях, а значит, у вас не будет возможности, или она будет критично мала, управлять их движением.

                        Впрочем, не буду заниматься диванной аналитикой и самоустранюсь из данной дискуссии =)
                      0
                      Вы так говорите, как будто это уже релиз.
                      +6
                      Почему эти роботы не двигаются ВСЕ одновременно? что это за 'по очереди'? Весь смак в проектах типа 'живой песок' в том что каждая песчинка сама определяет, что ей делать в текущий момент времени, от сюда и алгоритмы, возможно не самые оптимальные (но уж точно не такие как показанные в роликах в статье).
                      Классические примеры из живой природы — стаи птиц, рыбные косяки и т.п.
                        +2
                        Да, вот тоже непонятно почему такой неоптимальный алгоритм движения… Ну пусть есть ограничения на коммуникацию — нет единого центра и роботы видят только ближайших соседей. Но ведь передавать сигналы в любую точку толпы они могут гораздо быстрее, чем перемещаться, тогда логично сначала построить общую стратегию на основе положения каждого и потом уже всем вместе передвинуться. Для вычислений без единого центра также можно придумать распаралеленые алгоритмы.

                        Да, муравьи так не могут, у них ограничение на скорость передачи. Но вот к примеру рыбы в косяке получают сигналы быстрее (электричество или зрение точно не скажу, но скорость все равно одинакова) и там совсем другое поведение.
                      +4
                      Мне действительно не понятно одно: зачем создавать физических роботов? Как я понял, здесь интересен лишь алгоритм (поведенческий), который можно значительно проще/дешевле/быстрее оттестировать виртуально. Разве что захотелось ребятам поиграть в игрушки или отбить кучу выделенных на исследование бабок — тогда да.
                        +1
                        Ну, за то тут проверяющие точно не смогут сказать «мало-ли что вы там в фотошопе нарисовали»- тут оно натурально бегает, его можно переложить в другую точку и он побежит куда надо.
                          0
                          Виртуальный ИИ давно «победили».
                          Сейчас идет вторая ветка спирали — применение виртуальных алгоритмов к физическим роботам.
                            0
                            В чем отличие алгоритма виртуального от реального? Что у него заложено еще передвижение «ногами». Я конечно далек от робототехники, это моё диванное мнение ;)
                              +2
                              Основные задачи не меняются — взаимодействие с внешним миром.
                              Если коротко, это передвижение и восприятие.
                              Например, в мозге за это отвечает моторная зона и сенсорная зона («двигательный отдел» и «отдел чувств» на картинке).
                              кровь, кишки
                              image

                          +1
                          Напоминает серию из Футурамы про эволюцию — профессор Фарнсфорт выпустил в воду нанороботов и запустил цепь…
                          www.wallchan.com/images/sandbox/30508-robot-futurama-evolution.png
                            +1
                              +2
                              Сразу напомнило
                              Stargate
                                +2
                                Надо было обязательно в железе делать? Компьютерного моделирования не хватило бы?
                                  +6
                                  image
                                      +1
                                      ИМХО не самый быстрый алгоритм реорганизации заюзали. Если б всей тучей боты передвигались, выглядело бы куда эффектнее и естественнее
                                        –1
                                        Поддерживаю!

                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                      Самое читаемое