Occam'ın Robotu mu? Harvard Araştırmacıları, Karmaşık Yapıları Kolektif Olarak İnşa Edip Yok Edebilen, 'RAnt' Adı Verilen Basit Robotlardan Oluşan Bir Sürü Oluşturuyor

Giderek daha karmaşık hale gelmek yerine robotik sistemler Harvard Üniversitesi araştırmacıları, daha da karmaşık görevleri yerine getirmek için karıncalardan ilham alan bir filo geliştirdi. basit robotlar kullanabilen “RAnt'lar” olarak adlandırılıyor çevresel İnşa etmek veya sökmek için kendiliğinden organize olmak da dahil olmak üzere karmaşık faaliyetleri gerçekleştirmek için ipuçları ve minimum fiziksel kurallar karmaşık yapılar ayrıntılı talimatlar veya bir ekip lideri olmadan.

Robotiğin arkasındaki ekip karıncalar çalışmanın nasıl merkezi olmayan bir yapıya sahip olduğunu gösterdiğini söyledi böcek sürüsü veya robotlar Basit ipuçlarını ve kuralları kullanarak ayrıntılı bir plan veya merkezi kontrol olmadan görevleri tamamlamak için faaliyetleri koordine edebilir.

Hem biyolojik sistemlerin hem de geleceğin nasıl olduğuna dair potansiyel olarak paha biçilmez bilgiler sunmanın yanı sıra otonom robotik sistemler birlikte çalışır ve araştırmada kullanılan deneysel modellerin geliştirilmesine yardımcı olur hayvan davranışıekip bunun basitleştirilmesini önerdi biyo-esinli robotik sürüler uygulamalar da dahil olmak üzere, insan teknisyenler için zorluklar oluşturan tehlikeli veya ulaşılması zor ortamlardaki karmaşık görevleri yerine getirmek üzere tasarlanabilir. gezegensel keşif.

Rants, Faaliyetleri Koordine Etmek İçin Feromonları 'Fotormonlarla' Değiştiriyor

Pek çok hayvan ortak bir hedefe ulaşmak için birlikte çalışır, ancak karıncalar, nispeten basit nörolojik sistemlerine rağmen devasa, karmaşık, iklim kontrollü yapılar inşa etme yetenekleriyle bilim adamlarını büyülemeye devam ediyor. Harvard ekibi olarak not edildiKarıncalar ayrıca bu karmaşık yapıları, süreci yönlendiren bir plan veya "şantiye ustabaşı" olmadan da tamamlarlar.

Tüm yapıları inşa etmek için birlikte çalışan termitler ve karıncalar gibi böcekler, karmaşık, önceden planlanmış bir yaklaşım kullanmak yerine stigmerji adı verilen bir teknik kullanır. Harvard ekibine göre damgalanma, bireysel üyelerin çevrelerini "değiştirdiği" ve bu değişikliklere yanıt verdiği bir süreçtir. Karıncalar için bu süreç, diğer karıncaların tespit edip tepki vereceği feromonların salınmasını içerir.

Laboratuvarı birkaç yıldır sosyal böcek toplulukları üzerinde çalışan ekip lideri Profesör L. Mahadevan, Rants'ın damgalanmasını taklit etmek amacıyla, robotik karıncaların da benzer koordineli görevleri yerine getirebileceğini, esasen kimyasal feromonları görünür, ışık bazlı "fotormonlarla" değiştirebileceğini gösterdi. Profesöre göre fotormonlar, böcek feromon alanlarının "dijital yedekleri" olarak çalışan ışık alanlarıdır.

Pratik anlamda, her bir RAnt, fotormon alanındaki gradyanları, bir karıncanın feromon alanındaki gradyanları algıladığı ve hareket ettikçe arkasında benzer sinyaller bıraktığı gibi algılayacak şekilde tasarlanmıştır. Ekip, bu sürecin "robotlar ve çevreleri arasında bir geri bildirim döngüsü" oluşturduğunu ve sürünün tamamında koordineli faaliyetlere olanak sağladığını söyledi.

'Sofistike' Davranışları Tetikleyen Üç Basit Kural

Isaac Asimov'un "Robotiğin Üç Yasası"nı tüyler ürpertici bir şekilde anımsatıyor.ben, Robot' serisinde, Harvard robot ekibi RAnt'ları üç temel kuralla programladı. İlk kural her zaman fotormon sinyalindeki gradyanları takip etmektir. İkinci kural, fotormon işaretlerine yanıt olarak yapı taşlarını alıp taşımak, üçüncü kural ise "sinyal eşikleri" karşılandığında malzemeleri bırakmaktır.

Ekip, basit gibi görünse de bu basit kuralların "yine de karmaşık davranışları tetiklediğini" belirtti. Örneğin, bu üç kuralla programlanan robotların, bireysel yapıların ilk aşamalarının ortaya çıkmaya başladığı "çekirdeklenme bölgelerini oluşturmak için kendiliğinden kümelendiğini" belirttiler.

Araştırmacılara göre bu kolektif çekirdeklenme bölgeleri, "kararsızlığın tuzağına düşme" adı verilen bir mekanizma aracılığıyla ortaya çıkıyor. Robotlar bu alana girdiklerinde aktif olarak ürettikleri fotormon sinyalleri nedeniyle geçici olarak hapsedilirler.

Zamanla çekirdeklenme alanlarında daha fazla Rant birleşerek inşaat sürecini hızlandırır. Ekip, görünüşte basit olan bu kurallar dizisinin "organize yapı malzemesi yığınları" ile sonuçlandığını söylüyor.

Bazı deneylerden sonra araştırmacılar, robot sürüsünün davranışının iki parametrenin ayarlanmasıyla 'ayarlanabileceğini' keşfettiler. "İşbirliği gücü" adı verilen ilk parametre, bir robotun sinyal eğimini ne kadar güçlü takip ettiğini yönetir. "Biriktirme hızı" olarak adlandırılan ikinci parametre, bir robotun malzemeyi bırakıp bırakmadığını belirler. Bu iki parametrenin ayarına bağlı olarak ekip, RAnt sürüsünü yapı inşaatı ve yıkımı arasında değiştirebildi.

Tehlikeli Ortam İnşaatı ve Gezegen Araştırmalarında Potansiyel Çözümler

Profesör Mahadevan ve meslektaşları, karmaşık yapılar oluşturabilen RAnt sürüsünün sonuçlarını tartışırken, yaklaşımlarının canlandırıcı temel doğasını vurguladılar.

"Yeni çalışmamız, basit yerel kuralların, kendi kendini organize eden, dolayısıyla sağlam ve uyarlanabilir karmaşık görev tamamlamanın ortaya çıkmasına ne kadar yol açabileceğini gösteriyor" diye açıkladı.

SEAS ve FAS'taki Lola England de Valpine Uygulamalı Matematik, Organizma ve Evrimsel Biyoloji ve Fizik Profesörü ayrıca ekibinin çalışmasının, "kolektif bilişin yalnızca bireysel etmenlerden değil, aynı zamanda onların gelişen bir çevre ile devam eden etkileşiminden kaynaklandığı" 'dışlanmış zeka' kavramını ortaya koyduğunu belirtti.

Her ne kadar RAnt'lar hâlâ laboratuvar ortamıyla sınırlı olsa da, araştırma ekiplerinin bulguları tehlikeli ortamlarda otonom inşaat uygulamalarına, gezegensel keşiflere ve hayvan davranışlarını incelemek için deneysel modellere yol açabilir.

Çalışma “Robotektonik: Sürülerde Ortaya Çıkan Fototaktik Toplama-Ayırma" kategorisinde yayınlandı PRX'in Hayatı.

Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief'te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].