Bagaimana robot berpura-pura menjadi anai-anai dan membina rumah • Elena Naimark • Berita Sains mengenai "Elemen" • Biomekanik, Entomologi

Bagaimana robot rayap berpura-pura dan membina sebuah rumah

Tiga robot membina istana "bata". Tritun ini, tanpa kepimpinan berpusat, mampu membina struktur yang paling rumit. Rajah. dari artikel yang dipersoalkan Sains

Pemerhatian terhadap pembinaan batu-batu galak rayap monumental yang diilhamkan untuk mencipta robot pembinaan khas. Robot ini, seperti anai-anai, telah kehilangan kawalan terpusat dan dipandu oleh peraturan tingkah laku yang mudah, relevan "di sini dan sekarang." Robot melihat kehadiran robot lain dan kedudukan susunan batu bata bangunan, dan dapat memanipulasi batu bata, mendirikan bangunan yang diperlukan. Oleh itu saintis telah menunjukkan bahawa tugas-tugas yang kompleks boleh dilakukan dengan bantuan unit-unit operasi autonomi yang berorientasikan dalam keadaan tempatan dan dilengkapi dengan peraturan tingkah laku yang paling mudah.

Tiga pakar dari Wiss Institute of Harvard University merancang robot yang bertujuan untuk pembinaan. Benar, robot ini menyerupai mainan lebih banyak, dan terpaksa membina peningkatan yang tinggi tidak menunjukkan kemampuan sistem kawalan alternatif.

Ia kelihatan seperti pembina robot.Parameternya ialah 17 × 11 × 12 cm, berat 800 g, butiran dibuat pada pencetak 3D. Pandangan sisi: 1 – roda tiga rasuk, mudah untuk mengatasi halangan dan langkah-langkah berjalan dan turun; 2 – merebut bata yang mengangkat bata keluar dari longgokan bersama dan membongkarnya ke tempatnya; 3 – pemegang batu bata; 4, 5 – Sensor inframerah, mengenali hitam dan putih, menganggarkan jarak ke atas dan ke bawah; 6 – Sensor ultrasonik (sistem ini ditinjau oleh pereka dalam kelawar, bukan anai-anai). Tiga motor autonomi meletakkan pembinaan dalam gerakan, pertuduhan itu berlangsung selama satu jam setengah. "Bata" dengan saiz 21.5 × 21.5 × 4.5 cm dan berat 200 g diperbuat daripada busa poliuretana dengan 16 magnet neodymium pada semua muka (8); borang ini disesuaikan untuk tangan robot (7, 9-11). Skim bahan tambahan untuk artikel yang sedang dibincangkan

Robot-robot mini ini dapat melipatgandakan bangunan-bangunan batu bata khas, tetapi tindakan mereka sangat berbeza daripada kerja semua model terdahulu. Bayangkan proses membina sebuah rumah. Pertama, arkitek membuat lukisan, maka para pekerja dipekerjakan, seorang pendeta yang berpengetahuan diberikan kepada mereka, yang dapat membaca lukisan dan mengawasi para pekerja.Kemudian pembinaan bermula, pekerja-pekerja, mengikut kemahiran mereka, melakukan operasi berturut-turut, mandor cuba mengoptimumkan proses itu. Kekuatan dan kemudahan bangunan bergantung kepada bakat arkitek dan pengalaman dan hati nurani para mandiri dan penghibur.

Tetapi ada cara lain untuk membina sesuatu. Ia disedari oleh serangga sosial, misalnya, rayap. Mereka tidak mempunyai pelan asal yang dibentangkan oleh arsitek anai-anai utama, mereka tidak mempunyai pengurusan berpusat pada orang mandor. Terdapat hanya serangga individu yang melakukan operasi bangunan sederhana. Mereka tidak dibimbing oleh perintah ketua, tetapi dengan peraturan tingkah laku yang sesuai dengan keadaan "di sini dan sekarang." Tindakan mereka bergantung sepenuhnya pada situasi semasa, mengenai operasi mereka yang dilakukan rakannya pada peringkat sebelumnya. Prinsip koordinasi ini dipanggil stigmergic (lihat Stigmerger). Akibatnya, anai-anai mempunyai struktur yang tidak kurang hebatnya daripada pencakar langit manusia. Mereka mencipta mereka, walaupun tidak mempunyai rancangan yang baik dan pengurusan terpusat.

Ritual di padang pasir menyerupai bandar.Koloni anai-anai yang berlainan mempunyai "gaya seni bina" mereka sendiri, yang ditularkan secara genetik (lihat: N. Mizumoto, K. Matsuura, 2013. Senibina khusus aras tiub); bangunan-bangunan yang sangat kuat, mereka sangat berventilasi, mod terma yang diperlukan dikekalkan di dalamnya. Foto dari www.outdoors.ru

Pereka Harvard memutuskan untuk melaksanakan kaedah "termite" robot mereka. Mereka kehilangan robot kawalan terpusat bagi pihak "Komputer Utama" dan sebaliknya memberi mereka satu set peraturan tingkah laku yang mudah. Peraturan ini ditentukan oleh situasi semasa: kehadiran robot lain, lokasi batu bata yang telah dibentangkan. Juga robot-robot ini telah ditetapkan dengan ketat, "naluri" kemahiran dan peraturan. Mereka boleh mengambil, menaikkan dan menurunkan batu bata, merangkak ke belakang dan sebagainya, berpaling dan berputar di sekitar paksi mereka, naik satu langkah dan turun satu langkah ke bawah. Mereka hanya bergerak mengikut arah jam agar tidak membuat kesesakan lalu lintas di jalan raya. Juga, mereka tidak dibenarkan meletakkan bata sekiranya mereka sudah menjadi bata oleh bata di sebelah kanan dan kiri: peraturan ini ditetapkan supaya tidak mengehadkan kebolehan robot itu, kerana dalam hal ini robot tidak dapat berbalik.Ia adalah mungkin untuk meletakkan bata tingkat atas hanya jika ada langkah di dekatnya; jika tidak, robot tidak dapat menangkap menara itu. Bolehkah robot dilengkapi dengan peraturan ini membina sebuah rumah?

Tindakan yang dilarang untuk robot. A – jika ada jurang lebar batu bata, maka ada batu bata tidak boleh dimasukkan; jika tidak, robot mungkin terjebak. B – Lampirkan batu bata sebaik-baiknya di sebelah kanan dan di sebelah kiri bata pertama yang sudah dibaringkan (kelabu); hasilnya adalah garis. C – kitaran sedemikian tidak dapat berfungsi, kerana dalam hal ini robot harus memasukkan bata ke jurang antara dua yang berdekatan. D – robot tidak boleh membina koridor tinggi seperti itu, kerana ia terperangkap pada gilirannya. Skim bahan tambahan untuk artikel yang sedang dibincangkan

Tiga robot yang diberi debug diberi permulaan, dan mereka mula membina (proses difilemkan di sini). Robot pembinaan merangkak di pejalan kaki tiga balok mereka, dengan berhati-hati menghindari satu sama lain, bergegas di sekitar tapak pembinaan dengan dan tanpa batu bata, memanjat langkah dan berhati-hati turun, meletakkan batu bata dengan cara yang mereka hanya faham – dan sekarang piramid Chichen-Itza sudah siap … tetapi Bangunan Empire State.

Tahap berturut-turut pembinaan model Empire State Building. Rajah. dari artikel yang dipersoalkan Sains

Perlu ditekankan bahawa, tidak seperti anai-anai, para pereka bertanya robot mereka hasil akhir yang dikehendaki. Ia telah direalisasikan oleh satu set koordinat di ruang angkasa, yang mesti diisi dengan bata. (Untuk mengatakan yang benar, kita tidak tahu sama ada anai-anai mempunyai idea tentang keputusan akhir.) Jika ia tidak ditetapkan, maka robot akan mempunyai pembinaan cawangan, sejenis labirin jalan yang menyimpang … Peranti itu bergantung sepenuhnya pada set peraturan dan larangan dan situasi semasa (di mana yang telah dibina). Para penulis mencatat bahawa prinsip tersebut dipandu oleh orang-orang dalam pembinaan kota-kota. Bagaimanapun, robot-robot itu melakukan tanpa penanda yang akan menunjukkan kepada siapa dan di mana hendak bergerak dan kepada siapa dan di mana untuk meletakkan bata. Mereka mengatasi tugas itu, dan membina pembinaan yang diperlukan setiap kali dengan cara yang baru.

Sistem sedemikian, seperti yang dicadangkan oleh penciptanya, adalah mudah: setiap robot diberikan satu set kecil tingkah laku yang serupa. Dia mempunyai fleksibiliti keadaan yang perlu, dan hasil akhirnya sentiasa dicapai.Adalah penting bahawa sistem pada masa yang sama tidak mempunyai semua kelemahan pengurusan berpusat, apabila anda perlu menganalisis terlalu banyak maklumat dan mencari penyelesaian optimum untuk semua unsur yang ada pada masa yang sama. Sistem seperti robot beroperasi secara autentik membuka peluang yang baik untuk membina objek di kawasan terpencil atau situasi berbahaya. Untuk melaksanakannya, bagaimanapun, ia perlu untuk menyelesaikan banyak masalah teknikal, tetapi masih. Di samping itu, ada sesuatu yang perlu difikirkan mengenai ahli falsafah teoritis: di sini adalah prinsip pengurusan berpusat dan berpusat, dan ketidakpastian mengenai jumlah peraturan mudah dalam sistem kompleks …

Sumber: Justin Werfel, Kirstin Petersen, Radhika Nagpal. Merancang Kelakuan Kolektif dalam Pasukan Pembinaan Robot Yang Diilhami Termite // Sains. 2014. V. 343. P. 754-758.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: